[논문]멀티스케일방식의 기가픽셀카메라의 광학구조설계

문희준; 임천석

doi:10.3807/kjop.2016.27.1.025

멀티스케일방식의 기가픽셀카메라의 광학구조설계
Designing the Optical Structure of a Multiscale Gigapixel Camera 원문보기

한국광학회지 = Korean journal of optics and photonics, v.27 no.1, 2016년, pp.25 - 31

초록
AI-Helper

이 전에 발표한 멀티스케일 기가픽셀카메라에 대한 두 편의 이론과 실험연구를 바탕으로 본 논문에서는 최종적이고 종합적인 28개의 구조방정식들을 도출하였다. 본 논문의 결과 식들을 활용하면 어레이카메라 방식으로 구성되는 멀티스케일 기가픽셀카메라의 광학구조에 대한 통찰적인 이해가 가능하게 될 것이고 완전하고 신속하게 다양한 구조인자 값들을 손쉽게 획득 할 수 있을 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

We derive 28 optical structural equations based on our two previous theoretical and experimental papers about a gigapixel camera, which were published in 2013 and 2015 respectively. Utilizing these 28 equations, we are able to obtain an integrated understanding of optical structure for a multiscale ...

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

공심대물렌즈의 초점거리와 구경조리개의 직경이 구조설계 되었기 때문에, 이제는 공심대물렌즈의 곡률반경 값을 계산해 보자. Figure 9를 참조하기 바란다.
마지막으로 접안렌즈와 마이크로 카메라렌즈간의 분리거리인 d_ec에 대해서 살펴보자. Figure 6을 보아라.
본 논문에서는 멀티스케일방식의 기가픽셀카메라를 종합 적이고 체계적으로 설계하기 위해 이를 구성하는 광학시스템의 원리와 구조를 연구하였고, 구조를 순차적으로 계산하고 파악할 수 있는 구조방정식을 28개 독창적인 방식으로 유도하여 보았다. 본 논문에서 도출된 방정식들을 사용한다면 멀티스케일방식의 기가픽셀카메라에 대해서 완전하고 신속한 구조인자 값들을 쉽게 획득할 수 있다.
본 논문에서는 어레이 카메라방식인 멀티스케일방식의 기가픽셀카메라에 대한 구조설계를 연구한다. 연구방법으로는 먼저 ①기가픽셀카메라의 광선구조를 파악하였고 ②이로부터 전체기가픽셀카메라의 구조를 체계적이고 순차적인 방식으로 분석해 나갈 수 있었다.

제안 방법

7. Schematic diagram for deriving two equations of focal length and aperture diameter in monocetric objective lens by using two relationships such as between object and R plane and between R and CMOS plane.
③세부적으로는 공심대물렌즈의 구조를 파악할 수 있는 연구도 수행하였고 공심대물렌즈의 특성과 곡률반경 값도 구할 수 있었다. 또, Seidel 3차의 구면수차도 계산하여 얻어진 곡률반경 값의 당위성도 확인해 보았고 기하광학적인 대칭원리에 의한 공심대물렌즈의 수차분석도 다루어 보았다. ④ 결론적으로 본 논문을 통해 총 28개의 구조방정식이 도출되었다.
본 논문에서는 어레이 카메라방식인 멀티스케일방식의 기가픽셀카메라에 대한 구조설계를 연구한다. 연구방법으로는 먼저 ①기가픽셀카메라의 광선구조를 파악하였고 ②이로부터 전체기가픽셀카메라의 구조를 체계적이고 순차적인 방식으로 분석해 나갈 수 있었다. 결과적으로 전체 광학시스템의 구조를 한 눈에 파악할 수 있는 구조방정식들을 도출하는 성과를 낼 수 있었다.

대상 데이터

다음 Table 2에는 공심대물렌즈의 초점거리와 (F/#)_o가 주어졌을 때 나머지 계산들이 수행되는 예를 보여주고 있다. 여기서 CMOS 센서는 Table 1에서 제시된 APTINA 사의 MT9F002를 사용하였다. 공심대물렌즈의 초점거리와 (F/#)_o는 다음 장에서 설계를 진행하기로 한다.

성능/효과

또, Seidel 3차의 구면수차도 계산하여 얻어진 곡률반경 값의 당위성도 확인해 보았고 기하광학적인 대칭원리에 의한 공심대물렌즈의 수차분석도 다루어 보았다. ④ 결론적으로 본 논문을 통해 총 28개의 구조방정식이 도출되었다.
연구방법으로는 먼저 ①기가픽셀카메라의 광선구조를 파악하였고 ②이로부터 전체기가픽셀카메라의 구조를 체계적이고 순차적인 방식으로 분석해 나갈 수 있었다. 결과적으로 전체 광학시스템의 구조를 한 눈에 파악할 수 있는 구조방정식들을 도출하는 성과를 낼 수 있었다. ③세부적으로는 공심대물렌즈의 구조를 파악할 수 있는 연구도 수행하였고 공심대물렌즈의 특성과 곡률반경 값도 구할 수 있었다.

후속연구

본 논문에서는 멀티스케일방식의 기가픽셀카메라를 종합 적이고 체계적으로 설계하기 위해 이를 구성하는 광학시스템의 원리와 구조를 연구하였고, 구조를 순차적으로 계산하고 파악할 수 있는 구조방정식을 28개 독창적인 방식으로 유도하여 보았다. 본 논문에서 도출된 방정식들을 사용한다면 멀티스케일방식의 기가픽셀카메라에 대해서 완전하고 신속한 구조인자 값들을 쉽게 획득할 수 있다. 본 연구의 결과는 첨단의 CCTV나 스마트폰용 카메라, 360도 전방위카메라와 같은 고해상도를 필요로 하는 어레이 광학시스템에 활용되고 응용되어질 수 있을 것으로 기대하는 바이다.
본 논문에서 도출된 방정식들을 사용한다면 멀티스케일방식의 기가픽셀카메라에 대해서 완전하고 신속한 구조인자 값들을 쉽게 획득할 수 있다. 본 연구의 결과는 첨단의 CCTV나 스마트폰용 카메라, 360도 전방위카메라와 같은 고해상도를 필요로 하는 어레이 광학시스템에 활용되고 응용되어질 수 있을 것으로 기대하는 바이다. 앞으로 후속 연구를 통해서 본 논문의 방정식들을 활용하여 다양한 수치계산과 최적설계에 대한 연구결과를 보고할 계획이다.
본 연구의 결과는 첨단의 CCTV나 스마트폰용 카메라, 360도 전방위카메라와 같은 고해상도를 필요로 하는 어레이 광학시스템에 활용되고 응용되어질 수 있을 것으로 기대하는 바이다. 앞으로 후속 연구를 통해서 본 논문의 방정식들을 활용하여 다양한 수치계산과 최적설계에 대한 연구결과를 보고할 계획이다. 또, 듀크대와는 달리 경제적인 방식으로 멀티스케일방식의 기가픽셀카메라시스템을 구축할 계획도 가지고 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	공심렌즈는 무엇인가?	Figure 1에서는 기가픽셀 카메라의 시야각(FOV)을 확보하기 위해 1차 결상렌즈로써 공심대물 렌즈를 채택하고 있다. 공심렌즈란 중심에 위치한 구경조리개를 기준으로 앞쪽과 뒤쪽의 렌즈곡률반경의 중심들이 모두 구경조리개의 중심점에 일치하는 렌즈를 말한다.[8-10] Fig.
	광학방식 중 멀티스케일 방식은 무엇인가?	이렇게 분할 결상된 개별의 메카픽셀급 CMOS 상들은 이미지 스티칭 기술에 의해 다시 하나로 합쳐져 기가픽셀의 이미지를 만들어내게 된다. 이와 같이 분할 결상에 의해서 하나의 완성된 상을 만드는 광학방식을 멀티스케일 방식이라고 부른다.[11]
	기가픽셀이미지에 데드존이 발생시키는 방법은?	Figure 3을 보면 CMOS 센서의 데드존에 의해서, 만약 CMOS 센서가 R상면 상에 있다면, 분할상(η )의 일부는 소실되게 되고 합성된 기가픽셀이미지에서는 데드존이 그대로 나타나게 된다. 그러므로 R상면에서 떨어진 R’면상에 CMOS 센서를 두어야 하지만 R’면에서는 CMOS 센서가 상을 받아들일 수 있는 광학적인 결상 조건이 만족되지 않기 때문에 R’면에 CMOS 대신에 렌즈를 위치시키게 된다. R’면에 위치하는 렌즈는 대안렌즈(최대직경; De)로써 R면상의 광선을 콜리메이팅시키고 이어서 위치 하는 마이크로카메라렌즈로 전달한다. 이렇게 하면 결과적으로 기가픽셀이미지에서 데드존이 발생하여 이미지가 소실되는 문제를 해결 할 수 있게 된다.

참고문헌 (22)

H. W. Joo, H. J. Moon, Y. C. Choi, H. K. Kang and C. S. Rim, "Optical and Optomechanical Design of Multiscale Gigapixel Camera System," CLEO-PR2015, Busan, August (2015).
S. J. Noh, Y. C. Choi, H. J. Moon, H. K. Kang and C. S. Rim, "The Study for Gigapixel Image Utilizing Robot Panoramic Head and Image Stitching Technique," CLEO-PR2015, Busan, August (2015).
THE VERGE, "Samsung's Gear VR is a portable Oculus Rift for the Galaxy Note 4," September 3, (2014).
NOKIA, "Nokia announces OZO virtual reality camera for professional content creators" July 29, (2015).
REDWRITE, "360 degree video is coming to your facebook newsfeed," March 26, (2015).
THE HOLLYWOOD REPORTER, "Virtual Reality Startip Jaunt to Open Production Studio in L.A.," April 28, (2015).
D. J. Brady, M. E. Gehm, R. A. Stack, D. L. Marks, D. S. Kittle, D. R. Golish, E. M. Vera, S. D. Feller, "Multiscale gigapixel photography," Nature 486, 386-389, (2012).

상세보기
CHOSUNILBO, "Gigapixel Camera of Duke University," June 21, (2012).
E. J. Tremblay, D. L. Marks, D. J. Brady, and J. E. Ford, "Design and scaling of monocentric multiscale imagers," Appl. Opt. 51, 4691-4702, (2012).

상세보기
D. J. Brady and N. Hagen, "Multiscale lens design," Optics Express 17, 10659-10674, (2009).

상세보기
D. L. Marks, E. J. Tremblay, J. E. Ford, and D. J. Brady "Microcamera aperture scale in monocentric gigapixel cameras," Appl. Opt. 50, 5824-5833, (2011).

상세보기
http://en.wikipedia.org/wiki/Gigapixel_image
http://en.wikipedia.org/wiki/Largest_photographs_in_the_world
B. Leininger, J. Edwards, K. H. Shafique, "Autonomous Real-time Ground Ubiquitous Surveillance - Imaging System (ARGUS-IS)," Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering 6981, Article number 69810H, (2008).
http://www.youtube.com/watch?vQGxNyaXfJsA
Igor Stamenov, llya P. Agurok, and joseph E. Ford "Optimization of two-glass monocentric lenses for compact panoramic imagers: general aberration analysis and specific designs" Appl. Opt. 51, 7648-7661, (2012).

상세보기
Wall Street Journal, "Next Cameras Come Into View," June 21, 2012.
D. L. Marks, and D. J. Brady "Close-up imaging using microcamera arrays for focal plane synthesis," Optical Engineering. 50, (2011).
http://en.wikipedia.org/wiki/Parallax
C. S. Rim, "Optical Structural Design Using Gaussian Optics for Multiscale Gigapixel Camera," Korean J. Opt. Photon. (Hankook Kwanghak Hoeji) 24, 311-317, (2013).

원문보기 상세보기
Y. C. Choi, H. J. Moon, D. Y. Kim, J. Y. Ryu, Y. R. Shin, and C. S. Rim, "The Study of Gigapixel Camera Technology and Stunning High-Resolution Gigapixel Image Created by Utilizing Robot Panoramic Head and Image Stitching Technique," Korean J. Opt. Photon. (Hankook Kwanghak Hoeji) 26, 44-53, February (2015).

원문보기 상세보기
W. J. Smith, Modern Optical Engineering (McGraw-Hill Inc., NY, USA, 2001), Chapter 5.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증