06. 광학계 - 편광카메라 센서 구조

이번 포스팅에서는 편광카메라 센서 구조에 대해서 알아보겠습니다.

크레비스사의 MC-A121P-67 카메라 모델을 보면

Sensor size 1.1 inch에 pixel size 3.45um*3.45um, 해상도 4096*3000 인 것을 확인할 수 있습니다.

센서에 대한 spec 각각이 어떤 의미를 갖는지 자세히 알아보겠습니다. 

 

 

 편광카메라 센서의 구조

편광카메라는 포토다이오드(photodiode) 위에 편광기층(polarizer layer)이 통합되어있습니다.

편광기 배열 층은 CMOS 칩 위에 배치되며 반사 방지 물질로 코팅되어 있습니다.

편광기 배열은 각 픽셀에 배치된 4개의 다른 각도의 편광기(0도, 45도, 90도, 135도)로 구성되어 있습니다..

4개의 픽셀이 하나의 블럭을 형성하며 이 블럭 내에서 편광의 정도와 방향을 계산할 수 있습니다.

 

pixel size 3.45um * 3.45um 일 때에는 2*2 블럭의 3.45의 픽셀 4개에 선형편광 필터 4개를 사용하는 방식으로 한가지 각도에서만 이미지를 취득하겠다고 하면 가로 세로로 한 칸씩 건너뛰고 이미지를 가져오게 되는데 그렇게 되면서 해상도가 1/4이 되고 센서 면적 또한 1/4이 되어 충분한 광량을 확보하기 어려워집니다.

 

 2. 편광카메라 사용 효과

편광카메라를 도입함으로써 여러 각도에서 일어나는 반사와 섬광을 감소시켜 기존의 카메라로 검출하지 못했던 표면의 스크래치, 반사, 응력 등을 검출할 수 있습니다.

기존에는 이러한 편광의 원리를 이용해 일반 카메라에 별도의 편광 필터를 설치해 사용했으나, 이 경우 필터를 통과한 빛이 인접 픽셀에 잘못 인식되거나 혹은 잘못된 각도의 빛을 인식하는 문제가 발생합니다.