KR101819977B1

KR101819977B1 - Dual Lens Multiscale Imaging System

Info

Publication number: KR101819977B1
Application number: KR1020160032563A
Authority: KR
Inventors: 임천석
Original assignee: 한남대학교 산학협력단
Priority date: 2016-03-18
Filing date: 2016-03-18
Publication date: 2018-01-18
Also published as: KR20170108513A

Abstract

본 발명은 듀얼 렌즈 이미징 시스템을 제공한다. 이 듀얼 렌즈 이미징 시스템은 제1 중심축을 가지고 동일한 평면에서 서로 이격되어 나란히 배치되고 물체 평면의 촬상 대상을 제1 이미지 평면에 각각의 전체 이미지로 전환하는 한 쌍의 대물 렌즈들; 제2 중심축을 가지는 촬상 렌즈; 상기 제1 이미지 평면의 각각의 상기 전체 이미지를 매트릭스 형태의 복수의 분할 이미지로 분할하고, 상기 분할 이미지 중에서 하나를 선택하여 반사시키는 메인 2-자유도 미러; 상기 촬상 렌즈의 제2 중심축에 배치되고 상기 메인 2-자유도 미러에서 반사된 분할 이미지를 그 중심으로 제공받아 상기 촬상 렌즈에 제공하는 보조 2-자유도 미러; 및 상기 메인 2-자유도 미러 및 상기 보조 2-자유도 미러가 반사시킨 분할 이미지를 상기 촬상 렌즈의 제2 이미지 평면에 확대하여 생성된 확대 분할이미지를 촬상하는 이미지 센서 어레이;를 포함한다.The present invention provides a dual lens imaging system. The dual lens imaging system comprises a pair of objective lenses having a first central axis and spaced apart from one another in the same plane and arranged side by side and converting the object of the object plane into a respective whole image in a first image plane; An imaging lens having a second central axis; A main two-degree-of-freedom mirror that divides the entire image of each of the first image planes into a plurality of divided images in a matrix form, and selects and reflects one of the divided images; A second two-degree-of-freedom mirror disposed at a second central axis of the imaging lens and provided with a divided image reflected by the main two-degree-of-freedom mirror as a center thereof and providing the split image to the imaging lens; And an image sensor array for picking up an enlarged divided image generated by enlarging the split image reflected by the main 2-DOF mirror and the auxiliary 2-DOF mirror on a second image plane of the imaging lens.

Description

[0001] The present invention relates to a dual lens multiscale imaging system,

본 발명은 카메라 광학 시스템의 구조에 관한 것으로, 더 구체적으로 해상도가 낮은 이미지 센서 어레이를 사용하여 고해상도의 이미지를 생성하는 광학적인 방식에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure of a camera optical system, and more particularly, to an optical method for generating a high resolution image using a low resolution image sensor array.

기가픽셀 이미지란 10⁹ 개의 픽셀 이상으로 구성된 초고해상도의 디지털 이지를 말한다. 제작 방식은 메가픽셀급의 이미지 센서로부터 얻은 수백에서 수천 장의 요소사진들을 하나의 사진으로 합성하여 만들어 낸다. Gigapixel image refers to an early resolution of the digital page consisting of ^nine 10 pixels. The production method is to synthesize hundreds to thousands of elementary photographs from a megapixel image sensor into a single photograph.

구체적으로는, 메가픽셀 급의 이미지 센서로부터 촬영되는 인접한 요소사진들을 일정부분 서로 중첩시키고 중첩된 영역들을 이어 붙임으로써 전체적으로는 거대한 스케일의 픽셀사진이 완성된다는 것이다. 수백 혹은 수천 장의 메가픽셀 급의 요소사진들을 한 장의 기가픽셀 급의 사진으로 변환시키는 과정은 소위 이미지 스티칭(image stitching)이라고 부르는 디지털 합성기술에 의해서 중첩영역을 이음새가 드러나지 않게 합성하여 하나의 이미지로 만들어 내는 공정으로 이해할 수 있다Specifically, the neighboring element photographs photographed from the megapixel image sensor are superimposed on each other and the superimposed regions are connected to each other, so that a large-scale pixel photograph as a whole is completed. The process of converting hundreds or thousands of megapixel-quality element photos into a single gigabyte-class picture is achieved by digital synthesis techniques called image stitching, It can be understood as a process that produces

듀크대의 연구팀은 미국 공개특허 US2013-2242060를 통하여 멀티스케일 이미징 시스템을 제안하였다. 이 카메라의 주요 특징으로는 볼모양의 6 cm 공심 대물렌즈와 98개의 마이크로스코픽 카메라가 하나의 세트로 구성된다. 이 카메라는 사진을 찍을 때 어느 한 부분에 포커스를 맞출 필요가 없고 전체 장면을 찍는다. 이어서, 나중에 특정 부분을 줌인(zoom-in)하여 확대하는 방식이다. 줌인으로 확대된 부분은 일반사진과는 달리 픽셀이 깨지지 않고 선명한 화질을 그대로 보여줄 정도로 극도의 해상도를 가진다. 따라서 한번의 촬영으로 전체 이미지를 찍은 다음에 마음대로 줌인하여 원하는 사진영역을 고를 수 있다.The team of Duke University proposed a multi-scale imaging system through US patent publication US2013-2242060. The main features of this camera are a ball-shaped 6 cm air-core objective lens and a set of 98 micro-scopic cameras. This camera does not need to focus on one part when taking a picture, but shoots the whole scene. Then, a specific portion is zoomed-in and enlarged later. Unlike ordinary photographs, the enlarged portion of the zoom-in has an extremely high resolution so that the pixels are not broken and the sharp image quality is maintained. Therefore, you can take the whole image with one shot and then zoom in freely to select the desired photo area.

듀크대 기술은 기가픽셀 영상을 획득하기 위해 공심렌즈라는 공통의 렌즈를 사용하여 시야각(Field of view; FOV)을 분할시킨다. 분할된 시야각은 인접한 마이크로스코픽카메라에서 서로 중첩적으로 20-30 퍼센트 정도 공유되면서 개개의 요소 영상이 만들어진다. 결국, 메가픽셀 급의 마이크로스코픽카메라에서 얻어진 요소 영상들은 인접한 영상들끼리 서로 합성되어 하나의 거대한 스케일의 기가픽셀 영상으로 재탄생하게 된다.The Duke technology divides the field of view (FOV) using a common lens called an air-core lens to obtain gigapixel images. The segmented viewing angles are shared by 20 to 30 percent of the adjacent microscopic cameras, creating an individual elemental image. As a result, the elemental images obtained from the megapixel-level micro-scopic camera are synthesized with each other and re-created as one gigantic pixel image.

듀크대 기술은 세계최초로 공심의 대물렌즈와 98개의 마이크로스코픽카메라렌즈를 사용하여 기가픽셀의 렌즈시스템을 구성하였고 이로부터 1.2 기가픽셀 영상을 획득해 내었다. 듀크대 기술은 렌즈만을 사용하는 순수한 광학방식이라는 점이 특징이 될 수 있다. 그런데, 이 기술은 98개의 마이크로스코픽카메라를 사용해야하기 때문에 전체 카메라시스템의 부피는 크질 수밖에 없다는 단점이 발생한다. 결과적으로 전체 카메라시스템의 부피는 소형냉장고 크기가 되고 무게도 매우 무거운 45 kg에 육박하게 된다. The Duke technology used the world's first objective lens of eccentricity and 98 microscopic camera lenses to construct a gigapixel lens system, from which 1.2 gigapixel images were acquired. Duke technology can be characterized as pure optical system using only a lens. However, since this technique requires the use of 98 micro-scopic cameras, there is a disadvantage in that the volume of the entire camera system is inevitably large. As a result, the volume of the entire camera system is close to 45 kg, which is a very small refrigerator size and very heavy in weight.

그러므로 이러한 방식으로 수 기가픽셀의 영상을 획득하기 위해서는 98개보다 훨씬 더 많은 수백 개의 마이크로스코픽 카메라가 요구되기 때문에 체적도 소형냉장고의 몇 배가 될 수밖에 없다. 듀크대 기술은 세계최초라는 상징적인 면에서는 큰 의의를 가지게 되겠지만 실용성과 경제적인 측면에서는 많은 한계를 가지고 있다. Therefore, in order to acquire images of several gigabytes of pixels in this way, the volume is also several times smaller than that of a miniature refrigerator, as hundreds of microscopic cameras are required, far more than 98. The Duke University technology will have great significance in the symbolic aspect of being the first in the world, but it has many limitations in terms of practicality and economics.

따라서, 경제적이며, 적은 부피를 제공할 수 있는 기가픽셀 영상장치가 요구된다.Therefore, there is a need for a gigapixel imaging device that is economical and capable of providing a small volume.

본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 한 쌍의 대물 렌즈와 이미지 분할 시스템을 사용하여 소형화가 가능하면서 기가픽셀 영상을 얻을 수 있는 듀얼 멀티스케일 이미징 시스템을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a dual multiscale imaging system capable of miniaturization and gigapixel imaging using a pair of objective lenses and an image segmentation system.

본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 한 쌍의 대물 렌즈를 통하여 한 쌍의 전체 이미지를 동일한 이미지 평면에 전달하고 2개의 2축 구동 엑츄에이터 (actuator)를 조합하여 듀얼 기가픽셀 이미징 시스템을 구현하는 것이다. 이에 따라, 3차원 영상 기가픽셀영상 뿐만 아니라 소형화도 가능하다.SUMMARY OF THE INVENTION One object of the present invention is to implement a dual gigapixel imaging system by passing a pair of full images through a pair of objective lenses onto the same image plane and combining two two-axis drive actuators . Accordingly, a three-dimensional imager can be miniaturized as well as a pixel image.

본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 렌즈 이미징 시스템은 제1 중심축을 가지고 동일한 평면에서 서로 이격되어 나란히 배치되고 물체 평면의 촬상 대상을 제1 이미지 평면에 각각의 전체 이미지로 전환하는 한 쌍의 대물 렌즈들; 제2 중심축을 가지는 촬상 렌즈; 상기 제1 이미지 평면의 각각의 상기 전체 이미지를 매트릭스 형태의 복수의 분할 이미지로 분할하고, 상기 분할 이미지 중에서 하나를 선택하여 반사시키는 메인 2-자유도 미러; 상기 촬상 렌즈의 제2 중심축에 배치되고 상기 메인 2-자유도 미러에서 반사된 분할 이미지를 그 중심으로 제공받아 상기 촬상 렌즈에 제공하는 보조 2-자유도 미러; 및 상기 메인 2-자유도 미러 및 상기 보조 2-자유도 미러가 반사시킨 분할 이미지를 상기 촬상 렌즈의 제2 이미지 평면에 확대하여 생성된 확대 분할이미지를 촬상하는 이미지 센서 어레이;를 포함한다.A dual lens imaging system according to an embodiment of the present invention includes a pair of objective lenses having a first central axis and disposed side by side apart from each other in the same plane and converting an object of an object plane into a whole image in a first image plane, field; An imaging lens having a second central axis; A main two-degree-of-freedom mirror that divides the entire image of each of the first image planes into a plurality of divided images in a matrix form, and selects and reflects one of the divided images; A second two-degree-of-freedom mirror disposed at a second central axis of the imaging lens and provided with a divided image reflected by the main two-degree-of-freedom mirror as a center thereof and providing the split image to the imaging lens; And an image sensor array for picking up an enlarged divided image generated by enlarging the split image reflected by the main 2-DOF mirror and the auxiliary 2-DOF mirror on a second image plane of the imaging lens.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 대물 렌즈들의 투과한 빔을 제공받아 반사를 통하여 상기 투과한 빔의 진행 방향을 변경하고, 상기 대물 렌즈의 제1 중심축에 수직하게 배치된 상기 제1 이미지 평면을 상기 제1 중심축에 수직한 법선을 가지는 평면으로 이동시키는 반사부를 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the objective lens is provided with a beam transmitted through the objective lens to change the traveling direction of the transmitted beam through reflection, and the first image And a reflector for moving the plane to a plane having a normal perpendicular to the first central axis.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 반사부는 프리즘을 포함하고, 상기 프리즘은 상기 대물 렌즈들의 상기 제1 중심축에 대하여 비스듬한 반사면을 구비하고, 상기 반사면은 입사 빔을 반사시킬 수 있다.In one embodiment of the present invention, the reflective portion includes a prism, and the prism has an inclined reflective surface with respect to the first central axis of the objective lenses, and the reflective surface may reflect the incident beam.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 메인 2-자유도 미러는 상기 메인 2-자유도 미러의 배치평면에서 서로 수직한 2개의 축에 대하여 독립적으로 회전시킬 수 있다.In one embodiment of the present invention, the main two-degree-of-freedom mirror can independently rotate about two axes perpendicular to each other in the arrangement plane of the main two-degree-of-freedom mirror.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 보조 2-자유도 미러는 상기 보조 2-자유도 미러의 배치 평면에서 서로 수직한 2개의 축에 대하여 독립적으로 회전시킬 수 있다.In one embodiment of the present invention, the auxiliary two-degree of freedom mirror can be independently rotated about two axes perpendicular to each other in the arrangement plane of the auxiliary two-degree of freedom mirror.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 중심축과 상기 제2 중심축은 서로 수직할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the first central axis and the second central axis may be perpendicular to each other.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 보조 2-자유도 미러를 상기 제2 중심축 방향으로 이동시키는 선형 운동부를 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the auxiliary 2-DOF mirror may further include a linear motion portion for moving the auxiliary 2-DOF mirror in the second center axis direction.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 보조 2-자유도 미러와 상기 촬상 렌즈 사이에 배치된 조리개를 더 포함하고, 이웃한 분할 이미지들은 서로 중첩되는 영역을 가질 수 있다.In one embodiment of the present invention, the auxiliary two-degree of freedom mirror further includes a diaphragm disposed between the imaging lens and neighboring divided images may have areas overlapping with each other.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 이미지 센서 어레이는: 제1 이미지 센서 어레이; 그리고 제2 이미지 센서 어레이를 포함할 수 있다. 상기 제1 이미지 센서 어레이와 상기 제2 이미지 센서 어레이는 동일한 평면에서 서로 이격되어 배치된다.In one embodiment of the present invention, the image sensor array comprises: a first image sensor array; And a second image sensor array. The first image sensor array and the second image sensor array are disposed apart from each other in the same plane.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 이미지 센서 어레이는: 가시 광선 영역을 검출하는 가시광선 이미지 센서 어레이; 그리고 적외선 영역을 검출하는 적외선 이미지 센서 어레이를 포함할 수 있다. 상기 가시광선 이미지 센서 어레이와 상기 적외선 이미지 센서 어레이는 동일한 평면에서 서로 이격되어 배치된다.In one embodiment of the present invention, the image sensor array comprises: a visible light image sensor array for detecting a visible light region; And an infrared image sensor array for detecting an infrared region. The visible light image sensor array and the infrared image sensor array are disposed apart from each other in the same plane.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 이미지 센서 어레이는 복수 개이고, 상기 이미지 센서 어레이는 상기 촬상 렌즈의 제2 이미지 평면에서 배치되고, 상기 분할 이미지의 개수는 상기 이미지 센서 어레이의 개수의 정수배이고, 상기 이미지 센서 어레이 각각은 매트릭스 형태로 배치되고, 상기 분할 이미지를 스캐닝함에 따라, 상기 확대 분할이미지는 순차적으로 상기 이미지 센서 어레이에 촬상될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the image sensor array is arranged in a second image plane of the imaging lens, the number of divided images is an integral multiple of the number of the image sensor arrays, Each of the image sensor arrays is arranged in a matrix, and as the scanning of the divided images, the enlarged divided images are successively captured in the image sensor array.

본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 렌즈 이미징 장치는 저해상도의 이미지 센서를 사용하여 고해상도의 영상을 간단한 구조를 사용하여 획득할 수 있다.A dual lens imaging apparatus according to an embodiment of the present invention can acquire a high resolution image using a simple structure using a low resolution image sensor.

본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 렌즈 이미징 장치는 고해상도 3차원 영상을 위한 좌안 영상 및 우안 영상을 간단한 구조를 사용하여 획득할 수 있다.The dual lens imaging apparatus according to an embodiment of the present invention can acquire a left eye image and a right eye image for a high resolution three-dimensional image using a simple structure.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분할 이미지를 설명하는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분할 이미지를 확대 분할 이미지로 변환하는 것을 설명하는 도면이다.
도 3a은 발명의 일 실시예에 따른 분할 이미지를 확대 분할 이미지로 변환하는 것을 설명하는 도면이다.
도 3b는 도 3a의 메인 2-자유도 미러를 확대한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미징 시스템을 설명하는 개념도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼 렌즈 이미징 시스템을 설명하는 개념도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 듀얼 렌즈 이미징 시스템을 설명하는 개념도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 듀얼 렌즈 이미징 시스템을 설명하는 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating a divided image according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram for explaining conversion of a divided image into an enlarged divided image according to an embodiment of the present invention.
3A is a diagram for explaining conversion of a divided image into an enlarged divided image according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3B is an enlarged view of the main 2-DOF mirror of FIG. 3A.
4 is a conceptual diagram illustrating an imaging system according to an embodiment of the present invention.
5 is a conceptual diagram illustrating a dual lens imaging system according to another embodiment of the present invention.
6 is a conceptual diagram illustrating a dual lens imaging system according to another embodiment of the present invention.
7 is a conceptual diagram illustrating a dual lens imaging system according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 렌즈 카메라는 이미지 분할 기술을 적용하여 고해상도 3차원 영상을 위한 좌안 영상 및 우안 영상을 얻을 수 있다. The dual lens camera according to an embodiment of the present invention can obtain a left eye image and a right eye image for a high resolution three-dimensional image by applying an image segmentation technique.

본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 렌즈 카메라는 동일한 광학계를 사용하여, 측정하고자 하는 이미지 센서를 선택하면, 가시광선 영상 및 적외선 영상을 얻을 수 있다.A dual lens camera according to an embodiment of the present invention can obtain a visible light ray image and an infrared ray image by using the same optical system and selecting an image sensor to be measured.

이러한 듀얼 렌즈 카메라는 얇은 두께에서 적용 가능한 고해상도의 휴대폰 카메라, 보안 카메라, 또는 군사용 카메라로 활용될 수 있다.This dual lens camera can be used as a high-resolution cell phone camera, security camera, or military camera that can be applied at a thin thickness.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 구성요소는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are being provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. In the drawings, the components have been exaggerated for clarity. Like numbers refer to like elements throughout the specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분할 이미지를 설명하는 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating a divided image according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 제1 렌즈(110)는 카메라의 대물렌즈이다. 상기 제1 렌즈(110)는 한 장 이상의 복수의 렌즈로 구성될 수 있다. 상기 제1 렌즈(110)는 제1 중심축을 가진다. 물체 평면은 촬상 대상이 존재하는 평면이다. 주광선(principal ray)은 상기 제1 렌즈의 중심을 지나는 광선이다. 제1 이미지 평면은 상기 제1 렌즈(110)의 이미지가 형성되는 평면이다. 상기 제1 렌즈(110)의 중심에서 상기 제1 이미지 평면까지의 거리는 상기 제1 렌즈의 초점거리보다 크거나 작을 수 있다. 상기 주광선들은 이미지 평면에서 매트릭스 형태로 표시될 수 있다.Referring to FIG. 1, the first lens 110 is an objective lens of a camera. The first lens 110 may be composed of one or more lenses. The first lens 110 has a first central axis. The object plane is a plane on which an object to be imaged exists. The principal ray is a ray passing through the center of the first lens. The first image plane is a plane on which the image of the first lens 110 is formed. The distance from the center of the first lens 110 to the first image plane may be larger or smaller than the focal length of the first lens 110. The principal rays may be displayed in a matrix form in the image plane.

고해상도의 이미지를 얻기 위하여, 상기 이미지 평면에 고해상도의 이미지센서 어레이가 배치되면, 고해상도의 이미지가 구현될 수 있다. 그러나, 고해상도의 이미지센서 어레이를 구현하는 것은 물리적으로 한계가 있다. 또한, 이미지센서 어레이의 전체 크기를 키우는 것도 한계가 있다. 이러한 한계를 극복하기 위하여, 고해상도의 이미지를 구현하기 위하여, 이미지 평면에 전체 이미지는 매트릭스 형태로 배열된 주광선 점을 기준으로 일정한 크기로 분할되어 분할 이미지를 형성할 수 있다. 분할 이미지들은 5x5 매트릭스로 도시되어 있으나, 이에 한하지 않고, 다양한 구조로 변형될 수 있다. 각각의 분할 이미지들이 메가픽셀급의 이미지센서로 촬상되는 경우, 기가픽셀 이미지를 형성하기 위하여, 전체 이미지는 대략 30x30 매트릭스의 분할 이미지들로 구성될 수 있다.In order to obtain a high resolution image, when a high resolution image sensor array is disposed in the image plane, a high resolution image can be realized. However, implementing a high resolution image sensor array is physically limited. Also, there is a limit to increasing the overall size of the image sensor array. To overcome this limitation, in order to realize a high-resolution image, the entire image on the image plane can be divided into a predetermined size based on the principal ray points arranged in a matrix form to form a divided image. The divided images are shown as a 5x5 matrix, but the present invention is not limited thereto and can be modified into various structures. When each of the divided images is imaged by a mega-pixel class image sensor, the entire image may be composed of approximately 30x30 matrix divided images so as to form a gigapixel image.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 분할 이미지 각각을 제2 렌즈(140)를 통하여 확대하여 확대 분할 이미지를 생성한다. 상기 확대 분할 이미지는 통상적인 메가픽셀급의 이미지센서 어레이를 통하여 촬상될 수 있다. 상기 제2 렌즈(140)에 상기 분할 이미지를 가상 물체로서 전달하기 위하여 한 쌍의 2-자유도 미러(120,130)가 사용된다.According to an embodiment of the present invention, each divided image is enlarged through the second lens 140 to generate an enlarged divided image. The enlarged divided image can be picked up through a typical megapixel image sensor array. A pair of two-degree-of-freedom mirrors 120 and 130 are used to transmit the divided image as a virtual object to the second lens 140.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분할 이미지를 확대 분할 이미지로 변환하는 것을 설명하는 도면이다.2 is a diagram for explaining conversion of a divided image into an enlarged divided image according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 제1 렌즈(110)의 중심을 통과한 제1 내지 제3 주광선(a,b,c)은 이미지 평면에서 각각 주광선 점을 형성한다. 전체 이미지는 상기 주광선 점을 기준으로 동일한 크기의 분할 이미지들로 분할될 수 있다. 메인 2-자유도 미러(120)는 상기 제1 렌즈(110)의 제1 중심축에서 제1 이미지 평면에 배치된다. 상기 메인 2-자유도 미러(120)는 제1 중심축에 대하여 비스듬하게 배치되고, 배치 평면(x′y′ 평면) 내에서 수직한 한 쌍의 좌표축(x′축과 y′축)을 기준으로 회전하여 기울기를 제공할 수 있다. 이에 따라, 선택된 하나의 분할 이미지(2b)는 상기 메인 2-자유도 미러(120)에 의하여 보조 2-자유도 미러(130)의 중심으로 전달된다.Referring to FIG. 2, the first to third principal rays (a, b, c) passing through the center of the first lens 110 form principal ray points in the image plane, respectively. The entire image can be divided into divided images of the same size based on the principal ray point. The main 2-DOF mirror 120 is disposed in the first image plane at the first central axis of the first lens 110. The main two-degree-of-freedom mirror 120 is arranged obliquely with respect to the first central axis, and a pair of coordinate axes (x 'axis and y' axis) perpendicular to the arrangement plane (x'y 'plane) To provide a tilt. Accordingly, the selected one divided image 2b is transmitted to the center of the auxiliary two-degree of freedom mirror 130 by the main two-degree of freedom mirror 120. [

선택되지 않은 분할 이미지(a,c)는 상기 보조 2-자유도 미러(130)의 중심으로 전달되지 못한다. 따라서, 상기 제2 렌즈(140)에 의하여 확대되어 확대 분할 이미지를 형성하지 못한다.The unselected divided images a and c are not transmitted to the center of the auxiliary two-degree-of-freedom mirror 130. Therefore, the enlarged divided image can not be formed by the second lens 140.

상기 보조 2-자유도 미러(130)는 x축 방향으로 상기 메인 2-자유도 미러(120)와 정렬될 수 있다. 상기 보조 2-자유도 미러(130)는 제2 렌즈(140)의 제2 중심축에 배치될 수 있다. 상기 보조 2-자유도 미러(130)는 전달된 분할 이미지(2b)를 상기 제2 렌즈(140)에 전달하기 위하여 상기 제2 렌즈(140)의 제2 중심축 상에 왼쪽에 가상 분할 이미지(2b′)를 제공할 수 있다. 이를 위하여, 상기 보조 2-자유도 미러(130)는 그 배치평면(x″y″평면) 내에서 수직한 한 쌍의 좌표축(x″축과 y″축)을 기준으로 회전하여 기울기를 제공할 수 있다. 상기 가상 분할 이미지(2b′)는 상기 제2 렌즈(140)의 가상 물체평면에 배치되고, 상기 제2 렌즈(140)의 촬상 대상으로 기능할 수 있다.The auxiliary 2-DOF mirror 130 may be aligned with the main 2-DOF mirror 120 in the x-axis direction. The auxiliary two-degree-of-freedom mirror 130 may be disposed on the second central axis of the second lens 140. The auxiliary two-degree-of-freedom mirror 130 is arranged on the second center axis of the second lens 140 to transmit the transferred divided image 2b to the second lens 140, 2b '. To this end, the secondary two-degree of freedom mirror 130 rotates about a pair of coordinate axes (x "and y" axes) perpendicular to its plane of placement (x "y" . The virtual divided image 2b 'is disposed in a virtual object plane of the second lens 140 and can function as an image pickup object of the second lens 140. [

상기 제1 렌즈(110)의 제1 중심축을 지나는 주광선(b)의 경우, 주광선(b)을 기준으로 하는 분할 이미지(2b)는 상기 보조 2-자유도 미러(120)에 의하여 가상 분할 이미지(2b′)로 전달된다. 상기 가상 분할 이미지(2b′)는 상기 제2 렌즈(140)에 의하여 확대 분할 이미지(3b)로 전달된다.In the case of the principal ray b passing through the first central axis of the first lens 110, the divided image 2b based on the principal ray b is divided into the virtual division image 2b '. The virtual divided image 2b 'is transmitted to the enlarged divided image 3b by the second lens 140. [

상기 메인 2-자유도 미러(120)의 중심에서 상기 보조 2-자유도 미러(130)의 중심까지의 거리는 MD 이다. 또한, 가상 분할 이미지(2b′)와 상기 보조 2-자유도 미러(130)의 중심까지의 거리도 MD 이다.The distance from the center of the main 2-DOF mirror 120 to the center of the auxiliary 2-DOF mirror 130 is MD. Also, the distance from the virtual divided image 2b 'to the center of the auxiliary 2-DOF mirror 130 is also MD.

도 3a은 발명의 일 실시예에 따른 분할 이미지를 확대 분할 이미지로 변환하는 것을 설명하는 도면이다.3A is a diagram for explaining conversion of a divided image into an enlarged divided image according to an embodiment of the present invention.

도 3b는 도 3a의 메인 2-자유도 미러를 확대한 도면이다.FIG. 3B is an enlarged view of the main 2-DOF mirror of FIG. 3A.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 제1 렌즈(110)의 제1 중심축을 지나는 주광선(c)의 경우, 주광선(c)을 기준으로 하는 분할 이미지(2c)는 상기 보조 2-자유도 미러(130)에 의하여 가상 분할 이미지(2c′)로 전달된다. 상기 가상 분할 이미지(2c′)는 상기 제2 렌즈(140)에 의하여 확대 분할 이미지(3c)로 전달된다. 이 경우, 상기 보조 2-자유도 미러(130)의 중심은 S′의 위치에 배치된다. 이 경우, 물상간의 거리가 종전의 도 2의 확대 분할 이미지(3b)와 비교할 때 변경되어, 2차원 이미지센서 어레이도 위치를 변경하여야 확대 분할 이미지(3c)를 선명하게 촬상할 수 있다. 3A and 3B, in the case of the principal ray c passing through the first central axis of the first lens 110, the divided image 2c based on the principal ray c is incident on the auxiliary 2- 130 to the virtual partition image 2c '. The virtual divided image 2c 'is transmitted to the enlarged divided image 3c by the second lens 140. [ In this case, the center of the auxiliary two-degree of freedom mirror 130 is disposed at the position S '. In this case, the distance between the images is changed when compared with the previous enlarged divided image 3b in Fig. 2, so that the two-dimensional image sensor array also needs to change its position to pick up the enlarged divided image 3c clearly.

따라서, 2차원 이미지센서 어레이의 위치를 변경하지 않고, 상기 확대 분할 이미지를 얻을 수 있는 방법이 요구된다. 상기 보조 2-자유도 미러(130)의 중심을 S′ 점에서 Q 점으로 이동시킨 경우, 제1 이미지 평면의 P 점에서 주광선(c)를 따라 P′ 점을 경유하여 상기 보조 2-자유도 미러(130)의 중심(Q)까지 간 거리(PQ)는 도 3에서 MD로 주어진다. 이 경우, 종래의 가상 분할 이미지(2c′)는 새로운 가상 분할 이미지(2c″)로 이동한다. 또한, 종래의 확대 분할 이미지(3c)는 새로운 확대 분할 이미지(4c)로 이동한다. 이에 따라, 종래의 물체거리(OD)는 새로운 물체거리(OD′)로 변경되고, 종래의 이미지거리(ID)는 새로운 이미지거리(ID′)로 변경된다. 따라서, 2차원 이미지센서 어레이는 위치를 변경하지 않고, 확대 분할 이미지(4c)를 촬상할 수 있다.Therefore, there is a need for a method that can obtain the enlarged divided image without changing the position of the two-dimensional image sensor array. When the center of the auxiliary two-degree of freedom mirror 130 is moved from the point S 'to the point Q, the auxiliary two-degree-of-freedom mirror 130 is moved from the point P' The distance PQ to the center Q of the mirror 130 is given by MD in Fig. In this case, the conventional virtual divided image 2c 'moves to the new virtual divided image 2c' '. Further, the conventional enlarged divided image 3c moves to the new enlarged divided image 4c. Accordingly, the conventional object distance OD is changed to the new object distance OD ', and the conventional image distance ID is changed to the new image distance ID'. Thus, the two-dimensional image sensor array can capture the enlarged divided image 4c without changing its position.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미징 시스템을 설명하는 개념도이다.4 is a conceptual diagram illustrating an imaging system according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 이미징 시스템(100)는 물체 평면의 촬상 대상을 제1 이미지 평면의 전체 이미지로 전환하는 제1 렌즈(110); 상기 제1 렌즈(110)의 제1 중심축에서 이격되어 배치되고 제2 중심축을 가지는 제2 렌즈(140); 상기 제1 렌즈(110)의 제1 중심축에서 상기 제1 이미지 평면에 배치되고, 상기 제1 이미지 평면의 상기 전체 이미지를 매트릭스 형태의 복수의 분할 이미지로 분할하고, 상기 분할 이미지 중에서 하나를 선택하여 반사시키는 메인 2-자유도 미러(120); 및 상기 제2 렌즈(140)의 제2 중심축에 배치되고 상기 메인 2-자유도 미러(120)에서 반사된 분할 이미지를 그 중심으로 제공받아 상기 제2 렌즈(140)에 제공하는 보조 2-자유도 미러(130)를 포함한다. 상기 제2 렌즈(140)는 상기 메인 2-자유도 미러(120) 및 상기 보조 2-자유도 미러(130)가 반사시킨 분할 이미지를 상기 제2 렌즈(140)의 제2 이미지 평면에 확대하여 확대 분할 이미지를 생성한다.Referring to Figures 1-4, an imaging system 100 includes a first lens 110 for converting an object of an object plane into an entire image of a first image plane; A second lens 140 disposed at a distance from the first central axis of the first lens 110 and having a second central axis; A first lens disposed on the first image plane at a first central axis of the first lens and dividing the entire image of the first image plane into a plurality of divided images in a matrix form, A main two-degree-of-freedom mirror 120 for reflecting the light beam; And a second lens (140) disposed on a second central axis of the second lens (140) and provided to the center of the divided image reflected by the main 2-degree of freedom mirror (120) And a degree-of-freedom mirror 130. The second lens 140 enlarges the split image reflected by the main 2-DOF mirror 120 and the auxiliary 2-DOF mirror 130 onto the second image plane of the second lens 140 Thereby generating an enlarged divided image.

상기 제1 렌즈(110)는 단일 렌즈 또는 복수의 렌즈로 구성될 수 있다. 상기 제1 렌즈(110)는 볼록 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제1 렌즈(110)는 그 중심을 관통하는 제1 중심축을 가진다. 상기 제1 렌즈(110)는 결상렌즈이고 시야각(field of view;FOV)을 정의할 수 있다. 상기 시야각은 사진에 찍힐 물체의 크기를 결정한다. 상기 시야각은 필름을 둘러싼 원과 렌즈가 이루는 각에 의하여 정의된다. 상기 제1 렌즈(110)의 중심을 지나는 주광선은 상기 제1 렌즈의 제1 이미지 평면에서 매트릭스 형태의 주광선 점을 형성한다. 시야각의 범위 내에 주광선 점들의 집합은 전체 이미지를 형성한다. The first lens 110 may be a single lens or a plurality of lenses. The first lens 110 may include a convex lens. The first lens 110 has a first central axis passing through the center thereof. The first lens 110 is an image-forming lens and can define a field of view (FOV). The viewing angle determines the size of the object to be photographed. The viewing angle is defined by the angle between the circle surrounding the film and the lens. A principal ray passing through the center of the first lens 110 forms a principal ray spot in the form of a matrix in the first image plane of the first lens. The set of principal ray points within the range of viewing angles form the entire image.

상기 전체 이미지를 메가 픽셀 수준의 이미지센서로 촬상하는 경우, 영상 해상도는 낮다. 따라서, 메가 픽셀 수준의 이미지센서로 고해상도의 영상을 얻기 위해서는, 각각의 분할 이미지를 확대하여 메가 픽셀 수준의 이미지센서에 차례대로 촬상할 필요가 있다. 각각의 분할 이미지를 새로운 제2 렌즈(140)의 제2 이미지 평면에 확대하여 전달하기 위하여, 광전달 구조가 요구된다. 이를 위하여, 한 쌍의 2-자유도 미러가 사용될 수 있다.When imaging the entire image with a megapixel level image sensor, the image resolution is low. Therefore, in order to obtain a high-resolution image with a megapixel level image sensor, it is necessary to enlarge each divided image and sequentially capture images on a megapixel level image sensor. In order to enlarge and deliver each divided image to the second image plane of the new second lens 140, a light transmission structure is required. To this end, a pair of 2-DOF mirrors may be used.

제2 렌즈(140)는 상기 제1 렌즈(110)의 분할 이미지(2b)를 가상 물체 이미지로 취급하여 확대 분할 이미지(3b)를 생성할 수 있다. 여기서, 상기 가상 물체 이미지는 가상 분할 이미지 2b′이다. 상기 제1 렌즈(110)의 제1 중심축과 상기 제2 렌즈(140)의 상기 제2 중심축은 서로 평행할 수 있다. 이 경우, 상기 메인 2-자유도 미러(120)와 보조 2-자유도 미러(130) 각각은 실질적으로 제1 중심축에 대하여 45도 기울어져 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 렌즈(110)의 제1 중심축에 평행하게 입사한 주광선(b)은 제2 렌즈의 제2 중심축에 평행하게 진행할 수 있다.The second lens 140 can treat the divided image 2b of the first lens 110 as a virtual object image to generate the enlarged divided image 3b. Here, the virtual object image is a virtual divided image 2b '. The first central axis of the first lens 110 and the second central axis of the second lens 140 may be parallel to each other. In this case, each of the main 2-DOF mirror 120 and the auxiliary 2-DOF mirror 130 may be disposed at an angle of substantially 45 degrees with respect to the first central axis. Accordingly, the principal ray (b) incident parallel to the first central axis of the first lens 110 can travel parallel to the second central axis of the second lens.

상기 메인 2-자유도 미러(120)는 상기 메인 2-자유도 미러의 배치평면에서 서로 수직한 2개의 축에 대하여 독립적으로 회전할 수 있다. 상기 메인 2-자유도 미러(120)는 각각의 분할 이미지를 상기 보조 2-자유도 미러(130)의 중심으로 전달하는 기능을 수행한다. 따라서, 상기 메인 2-자유도 미러(120)는 그 배치평면 내의 수직한 두 개의 수직한 축(x′, y′)을 기준으로 회전시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 메인 2-자유도 미러(120)는 선택된 분할 이미지를 상기 보조 2-자유도 미러(130)의 중심으로 전달할 수 있다. 상기 메인 2-자유도 미러(120)는 기울기를 제공하는 메인 2-자유도 미러 구동부(122)를 포함할 수 있다.The main 2-DOF mirror 120 can independently rotate about two axes perpendicular to each other in the arrangement plane of the main 2-DOF mirror. The main 2-DOF mirror 120 transmits each divided image to the center of the auxiliary 2-DOF mirror 130. Thus, the main 2-DOF mirror 120 can rotate based on two perpendicular axes (x ', y') in its placement plane. Thus, the main 2-DOF mirror 120 can transmit the selected split image to the center of the auxiliary 2-DOF mirror 130. [ The main 2-DOF mirror 120 may include a main 2-DOF mirror driver 122 that provides a tilt.

상기 보조 2-자유도 미러(130)는 상기 보조 2-자유도 미러(10)의 배치 평면에서 서로 수직한 2개의 축에 대하여 독립적으로 회전될 수 있다. 상기 보조 2-자유도 미러의 중심으로 전달된 분할 이미지는 상기 제2 렌즈(140)의 제2 이미지 평면으로 전달되어야한다. 이를 위하여, 상기 보조 2-자유도 미러(130)는 그 배치 평면 내에서 수직한 두 개의 축(x″, y″)을 기준으로 회전할 수 있다. 상기 보조 2-자유도 미러(130)는 기울기를 조절할 수 있는 보조 2-자유도 미러 구동부(132)를 포함할 수 있다.The auxiliary two-degree-of-freedom mirror 130 can be independently rotated about two axes perpendicular to each other in the arrangement plane of the auxiliary two-degree-of-freedom mirror 10. The split image transmitted to the center of the auxiliary 2-DOF mirror must be transmitted to the second image plane of the second lens 140. For this purpose, the auxiliary two-degree-of-freedom mirror 130 may rotate about two vertical axes (x ", y ") in its arrangement plane. The auxiliary 2-DOF mirror 130 may include an auxiliary 2-DOF mirror driver 132 capable of adjusting the tilt.

상기 보조 2-자유도 미러(130)가 상기 분할 이미지를 그 기울기만을 조절하여 상기 분할 이미지 (또는 가상 분할 이미지)를 제2 이미지 평면에 전달하는 경우, 상기 제2 렌즈(140)와 가상 분할 이미지(2b′) 사이의 물체 거리가 분할 이미지마다 다를 수 있다. 모든 분할 이미지에 대하여, 동일한 물체 거리를 확보하기 위하여, 상기 보조 2-자유도 미러(130)는 제2 렌즈의 제2 중심축 방향으로 선형 운동할 수 있다.When the auxiliary two-degree-of-freedom mirror 130 adjusts the slice of the divided image to transfer the divided image (or virtual split image) to the second image plane, the second lens 140 and the virtual split image (2b ') may be different for each divided image. For all the divided images, the auxiliary two-degree of freedom mirror 130 can linearly move in the second central axis direction of the second lens so as to secure the same object distance.

선형 운동부(134)는 상기 보조 2-자유도 미러(130)를 상기 제2 중심축 방향으로 이동시킬 수 있다. 상기 선형 운동부(134)는 분할 이미지 별로 기하학적 구조에 의하여 계산된 거리를 이동시킬 수 있다. 빠른 스캐닝을 위하여, 상기 선형 운동부(134)는 고속의 보이스-코일 모터(voice coil motor) 등을 사용하여 고속 동작을 수행할 수 있다.The linear motion unit 134 can move the auxiliary two-degree of freedom mirror 130 in the second central axis direction. The linear motion unit 134 may move the distance calculated by the geometric structure for each divided image. For fast scanning, the linear motion unit 134 can perform a high-speed operation using a high-speed voice-coil motor or the like.

조리개(142)는 상기 보조 2-자유도 미러(130)와 상기 제2 렌즈(140) 사이에 배치되고, 이웃한 분할 이미지들은 상기 조리개(142)에 의하여 서로 중첩되는 영역을 가질 수 있다. 상기 조리개(142)는 개구부의 크기를 조절할 수 있다.A diaphragm 142 is disposed between the auxiliary two-degree of freedom mirror 130 and the second lens 140, and neighboring divided images may have areas overlapping with each other by the diaphragm 142. The diaphragm 142 can adjust the size of the opening.

이미지 센서 어레이(150)는 상기 제2 렌즈(140)의 제2 이미지 평면에 배치되어 상기 확대 분할 이미지(3b)를 촬상한다. 상기 이미지 센서 어레이(150)는 메가 픽셀급의 2차원 이미지센서일 수 있다. The image sensor array 150 is disposed in the second image plane of the second lens 140 to capture the enlarged divided image 3b. The image sensor array 150 may be a megapixel-level two-dimensional image sensor.

메가픽셀 급의 이미지센서에서 촬상된 각각의 분할 이미지들은 이미지 스티칭이라는 영상합성기법에 의해 다시 하나의 영상으로 합성되어져 기가픽셀영상이 된다. 그런데, 여기서 개개의 분할 이미지들이 상호 스티칭 되어지기 위해 인접한 분할 상들끼리 보통 10-30 퍼센트 정도 중첩되는 영역을 가진다. Each divided image captured by a megapixel image sensor is reconstructed into a single image by image synthesis technique called image stitching, resulting in a gigapixel image. However, in order for the individual divided images to be stitched to each other, the adjacent divided images usually have an overlapping area of 10 to 30 percent.

처리부(160)는 상기 메인 2-자유도 미러 및 상기 보조 2-자유도 미러를 제어할 수 있다. 또한, 상기 처리부(160)는 각각의 분할 이미지들은 이미지 스티칭이라는 영상합성기법에 의해 다시 하나의 영상으로 합성할 수 있다.The processing unit 160 may control the main 2-DOF mirror and the auxiliary 2-DOF mirror. In addition, the processing unit 160 may combine the divided images into one image by an image synthesis technique called image stitching.

본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 보조 2-자유도 미러(130)를 제2 중심축 방향으로 이동시키는 대신에 상기 이미지 센서 어레이(150)가 제2 중심축 방향으로 이동할 수 있다.According to a modified embodiment of the present invention, instead of moving the auxiliary two-degree of freedom mirror 130 in the second central axis direction, the image sensor array 150 can move in the second central axis direction.

본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 분할 이미지의 많은 경우, 구체적으로, 10X10 정도인 경우, 상기 보조 2-자유도 미러(130)는 일부의 분할 이미지에 대하여서만 제2 중심축 방향의 이동을 제공할 수 있다.According to a modified embodiment of the present invention, in many cases of the divided image, specifically about 10 X 10, the auxiliary two-degree of freedom mirror 130 can be moved in the second central axis direction Can be provided.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼 렌즈 이미징 시스템을 설명하는 개념도이다.5 is a conceptual diagram illustrating a dual lens imaging system according to another embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 듀얼 렌즈 이미징 시스템(200)은 한 쌍의 대물 렌즈들(210a, 210b), 촬상 렌즈(140), 메인 2-자유도 미러(120), 보조 2-자유도 미러(130), 그리고 이미지 센서 어레이(150)를 포함한다. 한 쌍의 상기 대물 렌즈들(210a, 210b)은 제1 중심축을 가지고 동일한 평면에서 서로 이격되어 나란히 배치되고 물체 평면의 촬상 대상을 제1 이미지 평면에 각각의 전체 이미지로 전환한다. 상기 촬상 렌즈(140)는 제2 중심축을 가진다. 상기 메인 2-자유도 미러(120)는 상기 제1 이미지 평면의 각각의 상기 전체 이미지를 매트릭스 형태의 복수의 분할 이미지로 분할하고, 상기 분할 이미지 중에서 하나를 선택하여 반사시킨다. 상기 보조 2-자유도 미러(130)는 상기 촬상 렌즈(130)의 제2 중심축에 배치되고 상기 메인 2-자유도 미러에서 반사된 분할 이미지를 그 중심으로 제공받아 상기 촬상 렌즈에 제공한다. 상기 이미지 센서 어레이(150)는 상기 메인 2-자유도 미러(120) 및 상기 보조 2-자유도 미러(130)가 반사시킨 분할 이미지를 상기 촬상 렌즈(140)의 제2 이미지 평면에 확대하여 생성된 확대 분할이미지를 촬상한다.5, the dual lens imaging system 200 includes a pair of objective lenses 210a and 210b, an imaging lens 140, a main two-degree of freedom mirror 120, an auxiliary two-degree of freedom mirror 130 ), And an image sensor array 150. The pair of objective lenses 210a and 210b have a first central axis and are arranged side by side apart from each other in the same plane, and convert the object of the object plane into the entire image in the first image plane. The imaging lens 140 has a second central axis. The main 2-DOF mirror 120 divides the entire image of each of the first image planes into a plurality of divided images in the form of a matrix, and selects one of the divided images for reflection. The auxiliary two-degree-of-freedom mirror 130 is disposed at the second central axis of the imaging lens 130 and provided as a center of the divided image reflected by the main two-degree-of-freedom mirror, and provides the divided image to the imaging lens. The image sensor array 150 enlarges and creates a split image reflected by the main 2-DOF mirror 120 and the auxiliary 2-DOF mirror 130 on the second image plane of the imaging lens 140 The enlarged divided image is picked up.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 한 쌍의 대물 렌즈들(210a,210b)은 상기 촬상 대상에 대한 양안 시차(Binocular)를 구비한 한 쌍의 전체 이미지를 생성하여, 상기 전체 이미지들은 3차원 영상에 활용할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a pair of objective lenses 210a and 210b generate a pair of full images having Binocular with respect to the object to be imaged, .

상기 대물 렌즈들(210a,210b) 각각은 단일 렌즈 또는 복수의 렌즈로 구성될 수 있다. 상기 대물 렌즈들(210a,210b)은 넓은 시야각을 가진 어안렌즈(fish-eye lens)를 포함할 수 있다. 상기 대물렌즈(210a,210b)는 볼록 렌즈일 수 있다.Each of the objective lenses 210a and 210b may be composed of a single lens or a plurality of lenses. The objective lenses 210a and 210b may include a fish-eye lens having a wide viewing angle. The objective lenses 210a and 210b may be convex lenses.

상기 대물 렌즈들(210a,210b) 각각은 그 중심을 관통하는 제1 중심축을 가진다. 상기 대물 렌즈들(210a,210b) 각각은 결상 렌즈이고 시야각(field of view; FOV)을 정의할 수 있다. 상기 시야각은 사진에 찍힐 물체의 크기를 결정한다. 상기 시야각은 필름을 둘러싼 원과 렌즈가 이루는 각에 의하여 정의된다. 상기 대물 렌즈의 중심을 지나는 주광선은 상기 제1 이미지 평면에서 매트릭스 형태의 주광선 점을 형성한다. 시야각의 범위 내에 주광선 점들의 집합은 전체 이미지를 형성한다. 상기 제1 이미지 평면은 상기 반사부에 의하여 상기 대물 렌즈(210a,210b)의 상기 제1 중심축에서 90도 회전하여 배치될 수 있다. Each of the objective lenses 210a and 210b has a first central axis passing through its center. Each of the objective lenses 210a and 210b is an imaging lens and may define a field of view (FOV). The viewing angle determines the size of the object to be photographed. The viewing angle is defined by the angle between the circle surrounding the film and the lens. A principal ray passing through the center of the objective lens forms a principal ray spot in the form of a matrix in the first image plane. The set of principal ray points within the range of viewing angles form the entire image. The first image plane may be arranged to be rotated by 90 degrees from the first central axis of the objective lenses 210a and 210b by the reflective portion.

반사부(50)는 상기 대물 렌즈들(210a,210b)의 투과한 빔을 제공받아 반사를 통하여 상기 투과한 빔의 진행 방향을 변경하고, 상기 대물 렌즈(210a,210b)의 제1 중심축에 수직하게 배치된 상기 제1 이미지 평면을 상기 제1 중심축에 수직한 법선을 가지는 평면으로 이동시킨다. 상기 반사부(50)는 프리즘을 포함하고, 상기 프리즘은 상기 대물 렌즈들(210a,210b)의 상기 제1 중심축에 대하여 비스듬한 반사면을 구비하고, 상기 반사면은 입사 빔을 반사시킨다.The reflector 50 receives the beam transmitted through the objective lenses 210a and 210b and changes the traveling direction of the transmitted beam through the reflection and transmits the reflected beam to the first central axis of the objective lenses 210a and 210b And moves the vertically arranged first image plane to a plane having a normal perpendicular to the first central axis. The reflective portion 50 includes a prism, and the prism has an inclined reflective surface with respect to the first central axis of the objective lenses 210a and 210b, and the reflective surface reflects the incident beam.

본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 반사부(50)는 반사 거울를 포함할 수 있다. According to a modified embodiment of the present invention, the reflective portion 50 may include a reflective mirror.

상기 대물렌즈와 상기 메인 2-자유도 미러가 동일한 축 상에 배치되면, 상기 듀얼 렌즈 이미징 시스템의 두께가 증가하여, 휴대폰 등에 적용하기 어렵다. 따라서, 상기 반사부는 광 경로를 변경하여 공간 활용도를 증가하고, 비용을 절감시킬 수 있다.When the objective lens and the main 2-DOF mirror are arranged on the same axis, the thickness of the dual lens imaging system increases, which is difficult to apply to a mobile phone or the like. Therefore, the reflector can change the optical path to increase the space utilization and reduce the cost.

상기 전체 이미지를 메가 픽셀 수준의 이미지 센서로 촬상하는 경우, 영상 해상도는 낮다. 따라서, 메가 픽셀 수준의 이미지 센서을 사용하여 고해상도의 영상을 얻기 위해서는, 각각의 분할 이미지를 확대하여 메가 픽셀 수준의 이미지 센서에 차례대로 촬상할 필요가 있다. 각각의 분할 이미지를 새로운 상기 촬상 렌즈의 제2 이미지 평면에 확대하여 전달하기 위하여, 광전달 구조가 요구된다. 이를 위하여, 한 쌍의 2-자유도 미러가 사용될 수 있다.When imaging the entire image with a megapixel level image sensor, the image resolution is low. Therefore, in order to obtain a high-resolution image using a megapixel level image sensor, it is necessary to enlarge each divided image and sequentially capture images on a megapixel level image sensor. In order to enlarge and deliver each split image to the second image plane of the new imaging lens, a light transmission structure is required. To this end, a pair of 2-DOF mirrors may be used.

상기 촬상 렌즈(140)는 단일 렌즈 또는 복수의 렌즈로 구성될 수 있다. 상기 촬상 렌즈(140)는 볼록 렌즈일 수 있다. 상기 촬상 렌즈는 선택된 대물 렌즈(210a)의 분할 이미지(2b)를 가상 물체 이미지로 취급하여 확대 분할 이미지(3b)를 생성할 수 있다. 여기서, 상기 가상 물체 이미지는 가상 분할 이미지(2b') 이다. 상기 대물 렌즈의 제1 중심축과 상기 촬상 렌즈의 상기 제2 중심축은 서로 수직할 수 있다. 이 경우, 상기 메인 2-자유도 미러(120)와 보조 2-자유도 미러(130) 각각은 실질적으로 제2 중심축에 대하여 45도 기울어져 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 대물 렌즈(210a)의 제1 중심축에 평행하게 입사한 주광선(b)은 상기 촬상 렌즈(140)의 제2 중심축에 평행하게 진행할 수 있다. 이러한 배치는 휴대폰과 같은 좁은 공간에서 양안 시차를 가진 기가 픽셀 영상의 구현을 제공할 수 있다.The imaging lens 140 may be composed of a single lens or a plurality of lenses. The imaging lens 140 may be a convex lens. The imaging lens can treat the divided image 2b of the selected objective lens 210a as a virtual object image to generate an enlarged divided image 3b. Here, the virtual object image is a virtual divided image 2b '. The first central axis of the objective lens and the second central axis of the imaging lens may be perpendicular to each other. In this case, each of the main two-degree of freedom mirror 120 and the auxiliary two-degree of freedom mirror 130 may be disposed at an angle of substantially 45 degrees with respect to the second central axis. Accordingly, the principal ray (b) incident parallel to the first central axis of the objective lens 210a can travel parallel to the second central axis of the imaging lens 140. [ Such an arrangement can provide an implementation of a gigapixel image with binocular parallax in a narrow space such as a mobile phone.

상기 메인 2-자유도 미러(120)는 상기 메인 2-자유도 미러(120)의 배치평면에서 서로 수직한 2개의 축에 대하여 독립적으로 회전할 수 있다. 상기 메인 2-자유도 미러(120)는 각각의 분할 이미지를 상기 보조 2-자유도 미러(130)의 중심으로 전달하는 기능을 수행한다. 따라서, 상기 메인 2-자유도 미러(120)는 그 배치평면 내의 수직한 두 개의 수직한 축(x′, y′)을 기준으로 회전시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 메인 2-자유도 미러(120)는 선택된 분할 이미지를 상기 보조 2-자유도 미러(130)의 중심으로 전달할 수 있다. 상기 메인 2-자유도 미러(120)는 기울기를 제공하는 메인 2-자유도 미러 구동부(미도시)를 포함할 수 있다.The main two-degree-of-freedom mirror 120 may independently rotate about two axes perpendicular to each other in the arrangement plane of the main two-degree-of-freedom mirror 120. The main 2-DOF mirror 120 transmits each divided image to the center of the auxiliary 2-DOF mirror 130. Thus, the main 2-DOF mirror 120 can rotate based on two perpendicular axes (x ', y') in its placement plane. Thus, the main 2-DOF mirror 120 can transmit the selected split image to the center of the auxiliary 2-DOF mirror 130. [ The main 2-DOF mirror 120 may include a main 2-DOF mirror driver (not shown) that provides a tilt.

상기 보조 2-자유도 미러(130)는 상기 보조 2-자유도 미러(130)의 배치 평면에서 서로 수직한 2개의 축에 대하여 독립적으로 회전될 수 있다. 상기 보조 2-자유도 미러(130)의 중심으로 전달된 분할 이미지는 상기 촬상 렌즈(140)의 제2 이미지 평면으로 전달되어야 한다. 이를 위하여, 상기 보조 2-자유도 미러(130)는 그 배치 평면 내에서 수직한 두 개의 축(x″, y″)을 기준으로 회전할 수 있다. 상기 보조 2-자유도 미러(130)는 기울기를 조절할 수 있는 보조 2-자유도 미러 구동부(미도시)를 포함할 수 있다.The auxiliary two-degree of freedom mirror 130 may be independently rotated about two axes perpendicular to each other in the arrangement plane of the auxiliary two-degree of freedom mirror 130. The split image transmitted to the center of the auxiliary 2-DOF mirror 130 should be transmitted to the second image plane of the imaging lens 140. For this purpose, the auxiliary two-degree-of-freedom mirror 130 may rotate about two vertical axes (x ", y ") in its arrangement plane. The auxiliary 2-DOF mirror 130 may include an auxiliary 2-DOF mirror driver (not shown) capable of adjusting the tilt.

상기 보조 2-자유도 미러(130)가 상기 분할 이미지를 그 기울기만을 조절하여 상기 분할 이미지 (또는 가상 분할 이미지)를 제2 이미지 평면에 전달하는 경우, 상기 촬상 렌즈(140)와 가상 분할 이미지(2b′) 사이의 물체 거리가 분할 이미지마다 다를 수 있다. 모든 분할 이미지에 대하여, 동일한 물체 거리를 확보하기 위하여, 상기 보조 2-자유도 미러(130)는 상기 촬상 렌즈(140)의 제2 중심축 방향으로 선형 운동할 수 있다.Degrees-of-freedom mirror 130 adjusts the slope of the divided image so as to transmit the divided image (or the virtual divided image) to the second image plane, the imaging lens 140 and the virtual divided image 2b 'may be different for each divided image. Degree mirror 130 can move linearly in the second central axis direction of the imaging lens 140 in order to secure the same object distance for all the divided images.

선형 운동부(미도시)는 상기 보조 2-자유도 미러(130)를 상기 제2 중심축 방향으로 이동시킬 수 있다. 상기 선형 운동부는 분할 이미지 별로 기하학적 구조에 의하여 계산된 거리를 이동시킬 수 있다. 빠른 스캐닝을 위하여, 상기 선형 운동부는 고속의 보이스-코일 모터(voice coil motor) 등을 사용하여 고속 동작을 수행할 수 있다.The linear motion unit (not shown) can move the auxiliary two-degree-of-freedom mirror 130 in the second central axis direction. The linear motion unit can move the distance calculated by the geometric structure for each divided image. For fast scanning, the linear motion unit can perform a high-speed operation using a high-speed voice coil motor or the like.

조리개(142)는 상기 보조 2-자유도 미러(130)와 상기 촬상 렌즈(140) 사이에 배치되고, 이웃한 분할 이미지들은 상기 조리개(142)에 의하여 서로 중첩되는 영역을 가질 수 있다. 상기 조리개(142)는 개구부의 크기를 조절할 수 있다.A diaphragm 142 is disposed between the auxiliary two-degree-of-freedom mirror 130 and the imaging lens 140, and neighboring divided images may have areas overlapping with each other by the diaphragm 142. The diaphragm 142 can adjust the size of the opening.

이미지 센서 어레이(150)는 상기 촬상 렌즈(140)의 제2 이미지 평면에 배치되어 상기 확대 분할 이미지(3b)를 촬상한다. 상기 이미지 센서 어레이(150)는 메가 픽셀급의 2차원 이미지센서일 수 있다.An image sensor array 150 is disposed in a second image plane of the imaging lens 140 to capture the enlarged divided image 3b. The image sensor array 150 may be a megapixel-level two-dimensional image sensor.

메가픽셀 급의 이미지 센서 어레이(150)에서 촬상된 각각의 분할 이미지들은 이미지 스티칭이라는 영상합성기법에 의해 다시 하나의 영상으로 합성되어져 기가 픽셀 영상이 된다. 그런데, 여기서 개개의 분할 이미지들은 상호 스티칭 되어지기 위해 인접한 분할 상들끼리 보통 10-30 퍼센트 정도 중첩되는 영역을 가진다. Each of the divided images captured by the image sensor array 150 of a megapixel class is synthesized into a single image by the image synthesis technique called image stitching, and becomes a gigapixel image. However, the individual divided images have areas where adjacent divided images are usually overlapped by about 10 to 30 percent in order to be stitched together.

처리부(160)는 상기 메인 2-자유도 미러(120) 및 상기 보조 2-자유도 미러(130)를 제어할 수 있다. 또한, 상기 처리부(160)는 각각의 분할 이미지들을 이미지 스티칭이라는 영상합성기법에 의해 다시 하나의 기가 픽셀 영상으로 합성할 수 있다. The processing unit 160 may control the main 2-DOF mirror 120 and the auxiliary 2-DOF mirror 130. In addition, the processing unit 160 may combine the divided images into one gigapixel image by using an image synthesis technique called image stitching.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 듀얼 렌즈 이미징 시스템을 설명하는 개념도이다.6 is a conceptual diagram illustrating a dual lens imaging system according to another embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 듀얼 렌즈 이미징 시스템(300)은 한 쌍의 대물 렌즈들(310a,310b), 촬상 렌즈(140), 메인 2-자유도 미러(120), 보조 2-자유도 미러(130), 그리고 이미지 센서 어레이(350)를 포함한다. 한 쌍의 상기 대물 렌즈들(310a,310b)은 제1 중심축을 가지고 동일한 평면에서 서로 이격되어 나란히 배치되고 물체 평면의 촬상 대상을 제1 이미지 평면에 각각의 전체 이미지로 전환한다. 상기 촬상 렌즈(140)는 제2 중심축을 가진다. 상기 메인 2-자유도 미러(120)는 상기 제1 이미지 평면의 각각의 상기 전체 이미지를 매트릭스 형태의 복수의 분할 이미지로 분할하고, 상기 분할 이미지 중에서 하나를 선택하여 반사시킨다. 상기 보조 2-자유도 미러(130)는 상기 촬상 렌즈(140)의 제2 중심축에 배치되고 상기 메인 2-자유도 미러(120)에서 반사된 분할 이미지를 그 중심으로 제공받아 상기 촬상 렌즈(140)에 제공한다. 상기 이미지 센서 어레이(350)는 상기 메인 2-자유도 미러(120) 및 상기 보조 2-자유도 미러(130)가 반사시킨 분할 이미지를 상기 촬상 렌즈(140)의 제2 이미지 평면에 확대하여 생성된 확대 분할이미지를 촬상한다.6, the dual lens imaging system 300 includes a pair of objective lenses 310a and 310b, an imaging lens 140, a main two-degree of freedom mirror 120, an auxiliary two-degree of freedom mirror 130 ), And an image sensor array (350). The pair of objective lenses 310a and 310b have a first central axis and are arranged side by side apart from each other in the same plane and convert the object of the object plane into a respective whole image in the first image plane. The imaging lens 140 has a second central axis. The main 2-DOF mirror 120 divides the entire image of each of the first image planes into a plurality of divided images in the form of a matrix, and selects one of the divided images for reflection. The auxiliary two-degree-of-freedom mirror 130 is disposed at the second central axis of the imaging lens 140 and serves as a center of the divided image reflected by the main two-degree-of-freedom mirror 120, 140. The image sensor array 350 enlarges the divided image obtained by the main 2-DOF mirror 120 and the auxiliary 2-DOF mirror 130 on the second image plane of the imaging lens 140 The enlarged divided image is picked up.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 듀얼 렌즈 이미징 시스템(300)은 상기 촬상 대상에 대한 적외선 영상과 가시 광선 영상을 각각 촬상할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the dual lens imaging system 300 can capture an infrared image and a visible light image for the object to be imaged, respectively.

본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 듀얼 렌즈 이미징 시스템(300)은 상기 촬상 대상에 대한 제1 적외선 영상과 제2 적외선 영상을 각각 촬상할 수 있다.According to a modified embodiment of the present invention, the dual lens imaging system 300 can capture a first infrared ray image and a second infrared ray image of the object to be imaged, respectively.

본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 듀얼 렌즈 이미징 시스템(300)은 상기 촬상 대상에 대한 제1 가시 광선 영상과 제2 가시 광선 영상을 각각 촬상할 수 있다.According to a modified embodiment of the present invention, the dual lens imaging system 300 can image the first visible light image and the second visible light image, respectively, with respect to the object to be imaged.

상기 대물 렌즈들(310a,310b) 각각은 단일 렌즈 또는 복수의 렌즈로 구성될 수 있다. 상기 대물 렌즈들(310a,310b) 은 넓은 시야각을 가진 어안렌즈(fish-eye lens)를 포함할 수 있다. 상기 대물렌즈(310a,310b) 는 볼록 렌즈일 수 있다. 상기 대물 렌즈들(310a,310b) 은 제1 대물 렌즈(310a)와 제2 대물 렌즈(310b)를 포함할 수 있다.Each of the objective lenses 310a and 310b may be a single lens or a plurality of lenses. The objective lenses 310a and 310b may include a fish-eye lens having a wide viewing angle. The objective lenses 310a and 310b may be convex lenses. The objective lenses 310a and 310b may include a first objective lens 310a and a second objective lens 310b.

상기 대물 렌즈들(310a,310b) 각각은 그 중심을 관통하는 제1 중심축을 가진다. 상기 대물 렌즈들(310a,310b) 각각은 결상 렌즈이고 시야각(field of view; FOV)을 정의할 수 있다. 상기 시야각은 사진에 찍힐 물체의 크기를 결정한다. 상기 시야각은 필름을 둘러싼 원과 렌즈가 이루는 각에 의하여 정의된다. 상기 대물 렌즈(310a,310b) 의 중심을 지나는 주광선은 상기 제1 이미지 평면에서 매트릭스 형태의 주광선 점을 형성한다. 시야각의 범위 내에 주광선 점들의 집합은 전체 이미지를 형성한다. 상기 제1 이미지 평면은 상기 반사부에 의하여 상기 대물 렌즈(310a,310b) 의 상기 제1 중심축에서 90도 회전하여 배치될 수 있다. Each of the objective lenses 310a and 310b has a first central axis passing through its center. Each of the objective lenses 310a and 310b is an imaging lens and can define a field of view (FOV). The viewing angle determines the size of the object to be photographed. The viewing angle is defined by the angle between the circle surrounding the film and the lens. A principal ray passing through the centers of the objective lenses 310a and 310b forms a principal ray spot in the form of a matrix in the first image plane. The set of principal ray points within the range of viewing angles form the entire image. The first image plane may be arranged to be rotated by 90 degrees from the first central axis of the objective lenses 310a and 310b by the reflective portion.

반사부(50)는 상기 대물 렌즈들(310a,310b) 의 투과한 빔을 제공받아 반사를 통하여 상기 투과한 빔의 진행 방향을 변경하고, 상기 대물 렌즈(310a,310b) 의 제1 중심축에 수직하게 배치된 상기 제1 이미지 평면을 상기 제1 중심축에 수직한 법선을 가지는 평면으로 이동시킨다. 상기 반사부(50)는 프리즘을 포함하고, 상기 프리즘은 상기 대물 렌즈들(310a,310b) 의 상기 제1 중심축에 대하여 비스듬한 반사면을 구비하고, 상기 반사면은 입사 빔을 반사시킨다.The reflection unit 50 receives the beam transmitted through the objective lenses 310a and 310b and changes the traveling direction of the transmitted beam through reflection so as to be incident on the first central axis of the objective lenses 310a and 310b And moves the vertically arranged first image plane to a plane having a normal perpendicular to the first central axis. The reflective portion 50 includes a prism, and the prism has an inclined reflective surface with respect to the first central axis of the objective lenses 310a and 310b, and the reflective surface reflects the incident beam.

본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 반사부(50)는 반사 거울을 포함할 수 있다. According to a modified embodiment of the present invention, the reflective portion 50 may include a reflective mirror.

상기 대물렌즈 와 상기 메인 2-자유도 미러가 동일한 축 상에 배치되면, 상기 듀얼 렌즈 이미징 시스템의 두께가 증가하여, 휴대폰 등에 적용하기 어렵다. 따라서, 상기 반사부는 광 경로를 변경하여 공간 활용도를 증가하고, 비용을 절감시킬 수 있다.When the objective lens and the main 2-DOF mirror are arranged on the same axis, the thickness of the dual lens imaging system increases, which is difficult to apply to a mobile phone or the like. Therefore, the reflector can change the optical path to increase the space utilization and reduce the cost.

상기 전체 이미지를 메가 픽셀 수준의 이미지 센서로 촬상하는 경우, 영상 해상도는 낮다. 따라서, 메가 픽셀 수준의 이미지 센서를 사용하여 고해상도의 영상을 얻기 위해서는, 각각의 분할 이미지를 확대하여 메가 픽셀 수준의 이미지 센서에 차례대로 촬상할 필요가 있다. 각각의 분할 이미지를 새로운 상기 촬상 렌즈의 제2 이미지 평면에 확대하여 전달하기 위하여, 광전달 구조가 요구된다. 이를 위하여, 한 쌍의 2-자유도 미러가 사용될 수 있다.When imaging the entire image with a megapixel level image sensor, the image resolution is low. Therefore, in order to obtain a high resolution image using a megapixel level image sensor, it is necessary to enlarge each divided image and sequentially capture the image signals at the megapixel level. In order to enlarge and deliver each split image to the second image plane of the new imaging lens, a light transmission structure is required. To this end, a pair of 2-DOF mirrors may be used.

상기 촬상 렌즈(140)는 단일 렌즈 또는 복수의 렌즈로 구성될 수 있다. 상기 촬상 렌즈(140)는 볼록 렌즈일 수 있다. 상기 촬상 렌즈(140)는 선택된 대물 렌즈의 분할 이미지(2b)를 가상 물체 이미지로 취급하여 확대 분할 이미지(3b)를 생성할 수 있다. 여기서, 상기 가상 물체 이미지는 가상 분할 이미지(2b') 이다. 상기 대물 렌즈(310a,310b) 의 제1 중심축과 상기 촬상 렌즈(140)의 상기 제2 중심축은 서로 수직할 수 있다. 이 경우, 상기 메인 2-자유도 미러(120)와 보조 2-자유도 미러(130) 각각은 실질적으로 제2 중심축에 대하여 45도 기울어져 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 대물 렌즈의 제1 중심축에 평행하게 입사한 주광선(b)은 상기 촬상 렌즈(140)의 제2 중심축에 평행하게 진행할 수 있다.The imaging lens 140 may be composed of a single lens or a plurality of lenses. The imaging lens 140 may be a convex lens. The imaging lens 140 can treat the divided image 2b of the selected objective lens as a virtual object image to generate an enlarged divided image 3b. Here, the virtual object image is a virtual divided image 2b '. The first central axis of the objective lenses 310a and 310b and the second central axis of the imaging lens 140 may be perpendicular to each other. In this case, each of the main two-degree of freedom mirror 120 and the auxiliary two-degree of freedom mirror 130 may be disposed at an angle of substantially 45 degrees with respect to the second central axis. Accordingly, the principal ray (b) incident on the objective lens in parallel with the first central axis can travel parallel to the second central axis of the imaging lens 140.

상기 메인 2-자유도 미러(120)는 상기 메인 2-자유도 미러(120)의 배치평면에서 서로 수직한 2개의 축에 대하여 독립적으로 회전할 수 있다. 상기 메인 2-자유도 미러(120)는 각각의 분할 이미지를 상기 보조 2-자유도 미러(130)의 중심으로 전달하는 기능을 수행한다. 따라서, 상기 메인 2-자유도 미러(120)는 그 배치평면 내의 수직한 두 개의 수직한 축(x′, y′)을 기준으로 회전시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 메인 2-자유도 미러(120)는 선택된 분할 이미지를 상기 보조 2-자유도 미러(130)의 중심으로 전달할 수 있다. 상기 메인 2-자유도 미러(120)는 기울기를 제공하는 메인 2-자유도 미러 구동부(122)를 포함할 수 있다.The main two-degree-of-freedom mirror 120 may independently rotate about two axes perpendicular to each other in the arrangement plane of the main two-degree-of-freedom mirror 120. The main 2-DOF mirror 120 transmits each divided image to the center of the auxiliary 2-DOF mirror 130. Thus, the main 2-DOF mirror 120 can rotate based on two perpendicular axes (x ', y') in its placement plane. Thus, the main 2-DOF mirror 120 can transmit the selected split image to the center of the auxiliary 2-DOF mirror 130. [ The main 2-DOF mirror 120 may include a main 2-DOF mirror driver 122 that provides a tilt.

상기 보조 2-자유도 미러(130)는 상기 보조 2-자유도 미러(130)의 배치 평면에서 서로 수직한 2개의 축에 대하여 독립적으로 회전될 수 있다. 상기 보조 2-자유도 미러(130)의 중심으로 전달된 분할 이미지는 상기 촬상 렌즈(140)의 제2 이미지 평면으로 전달되어야 한다. 이를 위하여, 상기 보조 2-자유도 미러(130)는 그 배치 평면 내에서 수직한 두 개의 축(x″, y″)을 기준으로 회전할 수 있다. 상기 보조 2-자유도 미러(130)는 기울기를 조절할 수 있는 보조 2-자유도 미러 구동부를 포함할 수 있다.The auxiliary two-degree of freedom mirror 130 may be independently rotated about two axes perpendicular to each other in the arrangement plane of the auxiliary two-degree of freedom mirror 130. The split image transmitted to the center of the auxiliary 2-DOF mirror 130 should be transmitted to the second image plane of the imaging lens 140. For this purpose, the auxiliary two-degree-of-freedom mirror 130 may rotate about two vertical axes (x ", y ") in its arrangement plane. The auxiliary 2-DOF mirror 130 may include an auxiliary 2-DOF mirror driver capable of adjusting the tilt.

선형 운동부는 상기 보조 2-자유도 미러(130)를 상기 제2 중심축 방향으로 이동시킬 수 있다. 상기 선형 운동부는 분할 이미지 별로 기하학적 구조에 의하여 계산된 거리를 이동시킬 수 있다. 빠른 스캐닝을 위하여, 상기 선형 운동부는 고속의 보이스-코일 모터(voice coil motor) 등을 사용하여 고속 동작을 수행할 수 있다.And the linear motion part can move the auxiliary two-degree-of-freedom mirror 130 in the second central axis direction. The linear motion unit can move the distance calculated by the geometric structure for each divided image. For fast scanning, the linear motion unit can perform a high-speed operation using a high-speed voice coil motor or the like.

상기 이미지 센서 어레이(350)는 가시 광선 영역을 검출하는 가시광선 이미지 센서 어레이(350a)와 적외선 영역을 검출하는 적외선 이미지 센서 어레이(350b)를 포함할 수 있다.The image sensor array 350 may include a visible light image sensor array 350a for detecting a visible light region and an infrared image sensor array 350b for detecting an infrared region.

상기 이미지 센서 어레이(350)는 상기 촬상 렌즈(140)의 제2 이미지 평면에 서로 이웃하여 배치된다. 상기 제1 대물렌즈(310a)는 적외선 파장 영역을 투과시키고, 상기 제2 이미지 평면에서 적외선 영상을 제공할 수 있다. 상기 제2 대물 렌즈(310b)는 가시 광선 파장 영역을 투과시키고, 상기 제2 이미지 평면에서 가시 광선 영상을 제공할 수 있다. The image sensor array 350 is disposed adjacent to the second image plane of the imaging lens 140. The first objective lens 310a may transmit an infrared wavelength region and provide an infrared image in the second image plane. The second objective lens 310b may transmit a visible light wavelength region and provide a visible light image in the second image plane.

적외선 영상을 촬상하기 위하여, 상기 제1 대물렌즈(310a), 상기 메인 2-자유도 미러(120) 및 상기 보조 2-자유도 미러(130)는 상기 적외선 이미지 센서 어레이(350b)에 분할 이미지를 전달한다. 또한, 가시광선 영상을 촬상하기 위하여, 상기 제2 대물렌즈(310b), 상기 메인 2-자유도 미러(120) 및 상기 보조 2-자유도 미러(130)는 상기 가시광선 이미지 센서 어레이(350a)에 분할 이미지를 전달한다. The first objective lens 310a, the main two-degree-of-freedom mirror 120 and the auxiliary two-degree of freedom mirror 130 are mounted on the infrared image sensor array 350b in order to capture an infrared image, . The second objective lens 310b, the main two-degree-of-freedom mirror 120 and the auxiliary two-degree of freedom mirror 130 are disposed in the visible light image sensor array 350a in order to image the visible light image. Lt; / RTI >

이미지 센서 어레이(350)는 상기 촬상 렌즈(140)의 제2 이미지 평면에 배치되어 상기 확대 분할 이미지(3b)를 촬상한다. 상기 이미지 센서 어레이(150)는 메가 픽셀급의 2차원 이미지센서일 수 있다. An image sensor array 350 is disposed in a second image plane of the imaging lens 140 to capture the enlarged divided image 3b. The image sensor array 150 may be a megapixel-level two-dimensional image sensor.

메가픽셀 급의 이미지 센서 어레이에서 촬상된 각각의 분할 이미지들은 이미지 스티칭이라는 영상합성기법에 의해 다시 하나의 영상으로 합성되어져 기가 픽셀 영상이 된다. 그런데, 여기서 개개의 분할 이미지들은 상호 스티칭 되어지기 위해 인접한 분할 상들끼리 보통 10-30 퍼센트 정도 중첩되는 영역을 가진다. Each of the divided images captured by the image sensor array of the megapixel class is synthesized into a single image by the image synthesis technique called image stitching, and the image is gigapixel image. However, the individual divided images have areas where adjacent divided images are usually overlapped by about 10 to 30 percent in order to be stitched together.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 듀얼 렌즈 이미징 시스템을 설명하는 개념도이다.7 is a conceptual diagram illustrating a dual lens imaging system according to another embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 듀얼 렌즈 이미징 시스템(400)은 한 쌍의 대물 렌즈들(210a,210b), 촬상 렌즈(140), 메인 2-자유도 미러(120), 보조 2-자유도 미러(130), 그리고 이미지 센서 어레이(450)를 포함한다. 한 쌍의 상기 대물 렌즈들(210a,210b)은 제1 중심축을 가지고 동일한 평면에서 서로 이격되어 나란히 배치되고 물체 평면의 촬상 대상을 제1 이미지 평면에 각각의 전체 이미지로 전환한다. 상기 촬상 렌즈(140)는 제2 중심축을 가진다. 상기 메인 2-자유도 미러(120)는 상기 제1 이미지 평면의 각각의 상기 전체 이미지를 매트릭스 형태의 복수의 분할 이미지로 분할하고, 상기 분할 이미지 중에서 하나를 선택하여 반사시킨다. 상기 보조 2-자유도 미러(130)는 상기 촬상 렌즈(140)의 제2 중심축에 배치되고 상기 메인 2-자유도 미러에서 반사된 분할 이미지를 그 중심으로 제공받아 상기 촬상 렌즈(140)에 제공한다. 상기 이미지 센서 어레이는 상기 메인 2-자유도 미러 및 상기 보조 2-자유도 미러가 반사시킨 분할 이미지를 상기 촬상 렌즈의 제2 이미지 평면에 확대하여 생성된 확대 분할이미지를 촬상한다.7, the dual lens imaging system 400 includes a pair of objective lenses 210a and 210b, an imaging lens 140, a main two-degree of freedom mirror 120, an auxiliary two-degree of freedom mirror 130 ), And an image sensor array 450. The pair of objective lenses 210a and 210b have a first central axis and are arranged side by side apart from each other in the same plane, and convert the object of the object plane into the entire image in the first image plane. The imaging lens 140 has a second central axis. The main 2-DOF mirror 120 divides the entire image of each of the first image planes into a plurality of divided images in the form of a matrix, and selects one of the divided images for reflection. The auxiliary two-degree-of-freedom mirror 130 is disposed on the second central axis of the imaging lens 140 and is provided at the center of the divided image reflected by the main 2- to provide. The image sensor array captures an enlarged divided image generated by enlarging the split image, which is reflected by the main 2-DOF mirror and the auxiliary 2-DOF mirror, onto the second image plane of the imaging lens.

상기 이미지 센서 어레이(450)는 복수 개(450a~450i)이고, 상기 이미지 센서 어레이는 상기 촬상 렌즈의 제2 이미지 평면에서 배치되고, 상기 분할 이미지의 개수는 상기 이미지 센서 어레이의 개수의 정수배이고, 상기 이미지 센서 어레이 각각은 공간적으로 이격되어 배치되고, 상기 분할 이미지를 스캐닝함에 따라, 상기 확대 분할이미지는 순차적으로 상기 이미지 센서 어레이에 촬상된다. 상기 이미지 센서 어레이(450)는 제한된 프레임 레이트(frame rate)를 가지므로, 복수의 이미지 센서 어레이를 사용하는 경우, 촬상 시간이 단축될 수 있다.Wherein the image sensor array (450) is a plurality of image sensor arrays (450a-450i), the image sensor array is arranged in a second image plane of the imaging lens, the number of divided images is an integer multiple of the number of image sensor arrays, Each of the image sensor arrays is disposed spaced apart, and as the divided images are scanned, the enlarged divided images are successively captured in the image sensor array. Since the image sensor array 450 has a limited frame rate, when a plurality of image sensor arrays are used, the imaging time can be shortened.

본 발명의 일 시예에 따르면, 듀얼 렌즈 이미징 시스템(400)은 복수의 이미지 센서 어레이를 이용하여, 분할 이미지에 대응하는 이미지 센서 어레이를 제공하고, 상기 분할 이미지 및 상기 이미지 센서 어레이를 동시에 스캔하여 촬상 시간을 단축할 수 있다.According to an aspect of the present invention, a dual lens imaging system (400) includes a plurality of image sensor arrays to provide an image sensor array corresponding to a segmented image, and simultaneously scan the segmented image and the image sensor array Time can be shortened.

상기 대물 렌즈들(210a,210b) 각각은 단일 렌즈 또는 복수의 렌즈로 구성될 수 있다. 상기 대물 렌즈들(210a,210b)은 넓은 시야각을 가진 어안렌즈(fish-eye lens)를 포함할 수 있다. 상기 대물렌즈(210a,210b)는 볼록 렌즈일 수 있다. 상기 대물 렌즈들(210a,210b)은 제1 대물 렌즈(210a)와 제2 대물 렌즈(210b)를 포함할 수 있다.Each of the objective lenses 210a and 210b may be composed of a single lens or a plurality of lenses. The objective lenses 210a and 210b may include a fish-eye lens having a wide viewing angle. The objective lenses 210a and 210b may be convex lenses. The objective lenses 210a and 210b may include a first objective lens 210a and a second objective lens 210b.

상기 대물 렌즈들(210a,210b) 각각은 그 중심을 관통하는 제1 중심축을 가진다. 상기 대물 렌즈들(210a,210b) 각각은 결상 렌즈이고 시야각(field of view; FOV)을 정의할 수 있다. 상기 시야각은 사진에 찍힐 물체의 크기를 결정한다. 상기 시야각은 필름을 둘러싼 원과 렌즈가 이루는 각에 의하여 정의된다. 상기 대물 렌즈(210a,210b)의 중심을 지나는 주광선은 상기 제1 이미지 평면에서 매트릭스 형태의 주광선 점을 형성한다. 시야각의 범위 내에 주광선 점들의 집합은 전체 이미지를 형성한다. 상기 제1 이미지 평면은 상기 반사부에 의하여 상기 대물 렌즈의 상기 제1 중심축에서 90도 회전하여 배치될 수 있다. Each of the objective lenses 210a and 210b has a first central axis passing through its center. Each of the objective lenses 210a and 210b is an imaging lens and may define a field of view (FOV). The viewing angle determines the size of the object to be photographed. The viewing angle is defined by the angle between the circle surrounding the film and the lens. A principal ray passing through the centers of the objective lenses 210a and 210b forms a principal ray spot in the form of a matrix in the first image plane. The set of principal ray points within the range of viewing angles form the entire image. The first image plane may be arranged to be rotated by 90 degrees from the first central axis of the objective lens by the reflective portion.

반사부(50)는 상기 대물 렌즈들(210a,210b)의 투과한 빔을 제공받아 반사를 통하여 상기 투과한 빔의 진행 방향을 변경하고, 상기 대물 렌즈(210a,210b)의 제1 중심축에 수직하게 배치된 상기 제1 이미지 평면을 상기 제1 중심축에 수직한 법선을 가지는 평면으로 이동시킨다. 상기 반사부(50)는 프리즘을 포함하고, 상기 프리즘은 상기 대물 렌즈들의 상기 제1 중심축에 대하여 비스듬한 반사면을 구비하고, 상기 반사면은 입사 빔을 반사시킨다.The reflector 50 receives the beam transmitted through the objective lenses 210a and 210b and changes the traveling direction of the transmitted beam through the reflection and transmits the reflected beam to the first central axis of the objective lenses 210a and 210b And moves the vertically arranged first image plane to a plane having a normal perpendicular to the first central axis. The reflective portion 50 includes a prism, and the prism has an inclined reflective surface with respect to the first central axis of the objective lenses, and the reflective surface reflects the incident beam.

본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 반사부는 반사 거울을 포함할 수 있다. According to a modified embodiment of the present invention, the reflection portion may include a reflection mirror.

상기 촬상 렌즈(140)는 단일 렌즈 또는 복수의 렌즈로 구성될 수 있다. 상기 촬상 렌즈(140)는 볼록 렌즈일 수 있다. 상기 촬상 렌즈(140)는 선택된 대물 렌즈(210a)의 분할 이미지(20e)를 가상 물체 이미지로 취급하여 확대 분할 이미지(30e)를 생성할 수 있다. 여기서, 상기 가상 물체 이미지는 가상 분할 이미지(20e') 이다. 상기 대물 렌즈(210a,210b)의 제1 중심축과 상기 촬상 렌즈의 상기 제2 중심축은 서로 수직할 수 있다. 이 경우, 상기 메인 2-자유도 미러(120)와 보조 2-자유도 미러(130) 각각은 실질적으로 제2 중심축에 대하여 45도 기울어져 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 대물 렌즈의 제1 중심축에 평행하게 입사한 주광선(b)은 상기 촬상 렌즈(140)의 제2 중심축에 평행하게 진행할 수 있다. The imaging lens 140 may be composed of a single lens or a plurality of lenses. The imaging lens 140 may be a convex lens. The imaging lens 140 can treat the divided image 20e of the selected objective lens 210a as a virtual object image to generate an enlarged divided image 30e. Here, the virtual object image is a virtual divided image 20e '. The first central axis of the objective lenses 210a and 210b and the second central axis of the imaging lens may be perpendicular to each other. In this case, each of the main two-degree of freedom mirror 120 and the auxiliary two-degree of freedom mirror 130 may be disposed at an angle of substantially 45 degrees with respect to the second central axis. Accordingly, the principal ray (b) incident on the objective lens in parallel with the first central axis can travel parallel to the second central axis of the imaging lens 140.

상기 메인 2-자유도 미러(120)는 상기 메인 2-자유도 미러(120)의 배치평면에서 서로 수직한 2개의 축에 대하여 독립적으로 회전할 수 있다. 상기 메인 2-자유도 미러(120)는 각각의 분할 이미지를 상기 보조 2-자유도 미러(130)의 중심으로 전달하는 기능을 수행한다. 따라서, 상기 메인 2-자유도 미러(120)는 그 배치평면 내의 수직한 두 개의 수직한 축(x′, y′)을 기준으로 회전시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 메인 2-자유도 미러(120)는 선택된 분할 이미지(20e)를 상기 보조 2-자유도 미러(130)의 중심으로 전달할 수 있다. 상기 메인 2-자유도 미러(120)는 기울기를 제공하는 메인 2-자유도 미러 구동부(122)를 포함할 수 있다.The main two-degree-of-freedom mirror 120 may independently rotate about two axes perpendicular to each other in the arrangement plane of the main two-degree-of-freedom mirror 120. The main 2-DOF mirror 120 transmits each divided image to the center of the auxiliary 2-DOF mirror 130. Thus, the main 2-DOF mirror 120 can rotate based on two perpendicular axes (x ', y') in its placement plane. Thus, the main 2-DOF mirror 120 can transfer the selected split image 20e to the center of the auxiliary 2-DOF mirror 130. [ The main 2-DOF mirror 120 may include a main 2-DOF mirror driver 122 that provides a tilt.

선택되지 않은 분할 이미지(20a~20d, 20f~20i)는 상기 보조 2-자유도 미러(130)의 중심으로 전달되지 못한다. 따라서, 상기 촬상 렌즈(140)에 의하여 확대되어 확대 분할 이미지를 형성하지 못한다.The unselected divided images 20a to 20d and 20f to 20i can not be transmitted to the center of the auxiliary two-degree of freedom mirror 130. [ Therefore, the enlarged divided image can not be formed by the imaging lens 140.

상기 보조 2-자유도 미러(130)가 상기 분할 이미지를 그 기울기만을 조절하여 상기 분할 이미지 (또는 가상 분할 이미지)를 제2 이미지 평면에 전달하는 경우, 상기 촬상 렌즈(140)와 가상 분할 이미지(20e′) 사이의 물체 거리가 분할 이미지마다 다를 수 있다. 모든 분할 이미지에 대하여, 동일한 물체 거리를 확보하기 위하여, 상기 보조 2-자유도 미러(130)는 상기 촬상 렌즈(140)의 제2 중심축 방향으로 선형 운동할 수 있다.Degrees-of-freedom mirror 130 adjusts the slope of the divided image so as to transmit the divided image (or the virtual divided image) to the second image plane, the imaging lens 140 and the virtual divided image 20e 'may be different for each divided image. Degree mirror 130 can move linearly in the second central axis direction of the imaging lens 140 in order to secure the same object distance for all the divided images.

이미지 센서 어레이(450)는 복수 개이고, 상기 촬상 렌즈(140)의 제2 이미지 평면에 배치되어 상기 확대 분할 이미지(30e)를 촬상한다. 상기 이미지 센서 어레이(450)는 메가 픽셀급의 2차원 이미지센서일 수 있다. 복수의 이미지 센서 어레이(450a~450i)는 상기 촬상 렌즈(140)의 제2 이미지 평면에 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 상기 이미지 센서 어레이는 스캐닝 순서에 따라 차례로 촬상할 수 있다. 분할 이미지가 9개이고, 이미지 센서 어레이가 9 개인 경우, 상기 분할 이미지들을 스캐닝하는 한 주기 동안, 상기 이미지 센서 어레이는 하나의 확대 분할 이미지를 촬상할 수 있다. A plurality of image sensor arrays 450 are disposed in the second image plane of the imaging lens 140 to capture the enlarged divided image 30e. The image sensor array 450 may be a mega-pixel class two-dimensional image sensor. The plurality of image sensor arrays 450a to 450i may be arranged in a matrix form on the second image plane of the imaging lens 140. [ The image sensor arrays can be sequentially picked up in accordance with the scanning order. If there are nine segment images and nine image sensor arrays, during one period of scanning the segment images, the image sensor array may capture one enlarged segment image.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, And all of the various forms of embodiments that can be practiced without departing from the technical spirit.

50: 반사부
210a: 제1 대물 렌즈
210b: 제2 대물 렌즈
120: 메인 2-자유도 미러
130: 보조 2-자유도 미러
140: 촬상 렌즈
150: 이미지 센서 어레이50:
210a: first objective lens
210b: second objective lens
120: Main 2-DOF mirror
130: auxiliary two-degree-of-freedom mirror
140: imaging lens
150: Image sensor array

Claims

A pair of objective lenses having a first central axis and spaced apart from one another in the same plane and arranged side by side and converting an object of the object plane into a respective whole image in a first image plane;
An imaging lens having a second central axis;
A main two-degree-of-freedom mirror that divides the entire image of each of the first image planes into a plurality of divided images in a matrix form, and selects and reflects one of the divided images;
A second two-degree-of-freedom mirror disposed at a second central axis of the imaging lens and provided with a divided image reflected by the main two-degree-of-freedom mirror as a center thereof and providing the split image to the imaging lens; And
And an image sensor array for picking up an enlarged divided image generated by enlarging the split image reflected by the main 2-DOF mirror and the auxiliary 2-DOF mirror on the second image plane of the imaging lens. Dual lens imaging system.

The method according to claim 1,
Wherein the first objective lens is arranged to be perpendicular to the first central axis of the objective lens, and the first image plane is perpendicular to the first central axis And a reflector for moving the light beam to a plane having one normal line.

3. The method of claim 2,
Wherein the reflective portion includes a prism,
Wherein the prism has an inclined reflecting surface with respect to the first central axis of the objective lenses,
Wherein the reflective surface reflects the incident beam.

The method according to claim 1,
Wherein the main 2-DOF mirror independently rotates about two axes perpendicular to each other in a plane of arrangement of the main 2-DOF mirror.

The method according to claim 1,
And the auxiliary two-degree of freedom mirror rotates independently about two axes perpendicular to each other in the arrangement plane of the auxiliary two-degree-of-freedom mirror.

The method according to claim 1,
Wherein the first central axis and the second central axis are perpendicular to each other.

The method according to claim 1,
Further comprising a linear motion portion for moving the auxiliary 2-DOF mirror in the second center axis direction.

The method according to claim 1,
Further comprising an aperture disposed between the auxiliary 2-DOF mirror and the imaging lens,
Wherein the neighboring divided images have regions overlapping each other.

The method according to claim 1,
The image sensor array comprising:
A first image sensor array; And
A second image sensor array,
Wherein the first image sensor array and the second image sensor array are spaced apart from each other in the same plane.

The method according to claim 1,
The image sensor array comprising:
A visible light image sensor array for detecting a visible light region; And
An infrared image sensor array for detecting an infrared region,
Wherein the visible light image sensor array and the infrared image sensor array are spaced apart from each other in the same plane.

The method according to claim 1,
The image sensor array includes a plurality of image sensors,
Wherein the image sensor array is disposed in a second image plane of the imaging lens,
Wherein the number of divided images is an integral multiple of the number of the image sensor arrays,
Each of the image sensor arrays being arranged in a matrix,
Wherein the enlarged divided image is sequentially imaged onto the image sensor array as the divided image is scanned.