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편광 카메라(Polarized Camera) - Part 1_센서의 구조

2022-05-19


Polarrized Camera

 

 

안녕하세요 화인스텍 마케팅팀입니다.

화인스텍 블로그를 찾아주셔서 감사합니다.

편광카메라 (Polarized Camera)에 대해서 알아볼 텐데요

생소하면서도 알 것 같은 카메라 지금 바로 시작하겠습니다.

 

 

Part 1. 편광 카메라(Polarized Camera)

1. 편광 개념 이해

 

 

편광[Polarization (of Light)]은 말 그대로 빛(Light)을 분극화(Polarization) 시키는 것입니다.

분극화란 극성을 분리시키는 것을 뜻하는데, 이러한 말이 나온 이유는 빛(광)에 극성(방향성)이 있기 때문입니다.

광은 전기장과, 전기장에 직각으로 구성된 자기장으로 이루어져 있습니다.

그리고 이러한 광의 극성 중 원하는 극성만을 구별(Polarize 혹은 Filter)'하여 특정한 극성의 광 성분만을 수신하기로 하는 것이 바로 '편광'입니다.

 

 

쉽게 이야기하면 여러 방향에서 들어오는 빛을 펴준다

라고 생각하시면 됩니다.

 

이러한 편광에 대한 예를 들어보면 다음과 같습니다.

<사진 2> 편광필터 적용 전 사진(왼), 편광필터 적용 후 사진(오)

 

 

<사진 2>의 왼쪽 이미지는 편광 필터를 적용하기 전의 이미지이고, <사진 2>의 오른쪽 이미지는 편광 필터를 적용한 후의 이미지입니다.

이 이미지를 촬상 하는 데에 있어서 목적은 물의 난반사(특정한 각도로 들어오는 빛)를 제거하는 것이었고,

그것을 위해서 편광 필터를 적용한 것입니다.

이와 같이 편광의 개념은 특정한 각도의 빛을 구별시켜 필터 해주는 것입니다.

 

 

2. 편광 카메라 센서(Polarized Camera Sensor)의 구조

 

현재 화인스텍에서 취급하는 편광카메라 (Polarized Camera)

JAI의 GO-5100MP-USB와 FLIR의 BFS-PGE-51S5P-C가 있습니다.

이 카메라는 모두 SONY의 IMX250MZR(모노 선형 편광 센서) 센서가 탑재되어 있습니다.

이 센서는 CMOS 센서로서 와이어 그리드 편광 원리를 채택하고 있으며,

3.45um의 픽셀 4개마다 0, 45, 90, 135도 방향 선형 편광 필터 4개를 사용하는 2464 x 2056 글로벌 셔터 센서입니다.

이 센서의 구조는 다음과 같습니다.

<그림 3> Polarizer Sensor

 

위쪽부터 90도, 45도로 홀수 라인이 구성되고, 135도, 0도로 짝수 라인이 구성됩니다.

예를 들어 90도 이미지만을 취득하겠다고 하면 각도 하나당 하나의 픽셀(pixel)이기 때문에

가로 세로로 한 칸씩 건너뛰고 이미지를 가져오게 되는데

그렇게 되면서 해상도가 1/4이 됩니다.

편광카메라 (Polarized Camera)5메가(5mega)라고 하지만

실제로 5메가(5mega) 영상을 사용할 수는 없습니다.

<그림 4> Polarizer Sensor

 

<그림 4>와 같이 마이크로 렌즈 아래 폴라 아이져 그리고 빛을 담는 포토다이오드가 있습니다.

<그림 5> Polarizer Sensor

 

편광카메라 (Polarized Camera)를 사용하는 것이 외부에 필터를 끼우는 방식보다 더 좋은 이유는

<그림 5> 와 같이 다른 각도의 빛이 유입되는 것을 완전히 차단할 수 있기 때문입니다.

 

 

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