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Miniaturized parallel plate rotation for stereoscopic imaging module = 스테레오스코픽 이미징 모듈을 위한 초소형 평판 회전
서명 / 저자 Miniaturized parallel plate rotation for stereoscopic imaging module = 스테레오스코픽 이미징 모듈을 위한 초소형 평판 회전 / Min-Suk Lee.
저자명 Lee, Min-Suk ; 이민석
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2013].
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초록정보

Since the booming atmosphere of the 3D movies, 3D imaging is widely used for various areas including not just for entertainment industries but even also in the medical industries. Endoscopy is an efficient diagnostic and surgical tools for internal organs. Surgeon uses visual feedback to control their endoscopic tools. However conventional 2D endoscope gives incomplete visual information due to lack of depth cues. Previous researches show that using 3D endoscope improves to precision of volumetric perception and effectiveness and precision of endoscopic surgery. Conventional 3D endoscopy uses dual camera system to create stereopsis however using two cameras increase size of endoscope and in order to reduce its size, various single detector based stereoscopic techniques has been emerged. There are two different methods, spatial division technique, and temporal division technique. Spatial division technique divides single detector in half, and each of its half obtains each of stereoscopic image using by-prism, microlens arrays, planar and curved mirrors. This technique reduces resolution of images in half due to division of the detector. On the other hand temporal division technique divides imaging obtaining time. Each time detector obtains each stereoscopic image. Most temporal division techniques use split apertures using mechanical shutter, LCD, Complimentary Multi-band Band-pass filters (CMBFs). Due to split apertures field of view of the stereoscopy reduces. Parallel Plate Rotation (PPR) technique however uses rotation of glass plate to create stereopsis without decrease of field of view. Rotated glass moves optical axis of the detector and its movement is correlated with rotational angle. In this research we present high resolution, high field of view, actively adjustable baseline distance, and miniaturized PPR stereoscopic system using bimorph thermal MEMS actuator. Low stress silicon nitride/aluminum cantilever supports parallel plate (NOA 63) with over 25 degrees rotational angle creating binocular disparities.

3D 영화의 붐과 함께 엔테테이먼트 뿐만 아니라 메디컬 이미징 분야에서도 3차원 이미징이 사용되는 추세이다. 내시경은 내부 장기의 진단 및 수술에 매우 효과적인 장치로 외과의들은 내시경 장비를 움직이는데 시각적인 정보를 사용한다. 그러나 일반적인 2D 내시경의 경우 거리 정보가 없기 때문에 불완전한 정보를 제공하게 된다. 이전의 연구 결과들을 살펴보면 3D 내시경을 사용할 경우 물체의 부피를 더욱 정확하게 판단할 수 있을 뿐만 아니라 내시경 수술의 시간이 단축되고 정확도가 증가하는 것을 확인하였다. 일반적인 3D 내시경의 경우 두 개의 카메라를 사용해 양안시차를 제공하지만 이러한 경우 카메라의 크기로 인해 내시경의 구경이 증가하는 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해서 다양한 방식의 단일 디텍터 방식의 스테레오스코픽 이미징 기술들이 계발되었다. 공간분할 방식과 시간분할 두 가지 방식이 존재하는데 공간분할 방식의 경우 디텍터를 반으로 나누어 각각을 스테레오스코픽 영상을 얻는데 사용하는 방식으로 거울이나 프리즘을 이용해 시야를 두 개로 분리한다. 이러한 방식의 경우 해상도가 절반으로 줄어드는 단점이 있다. 시간분할 방식의 경우 시간적으로 스테레오스코픽 영상을 구분하는 방식으로 주로 LCD나 기계적인 방식의 셔터를 사용해 시간적으로 두 개의 시야를 형성한다. 이러한 방식의 경우 시야각이 줄어드는 단점이 있다. 그러나 평판 회전 방식의 경우에는 평평하고 투명한 판을 회전시켜 시간적으로 두 개 의 시야를 분리하는 방식으로 가상적으로 평판의 회전에 따라 카메라를 이동시키는 방식이다. 이 경우 시야각의 감소와 해상도의 감소 없이 스테레오스코픽 이미징이 가능하다. 이 연구에서 우리는 바이모르프 열 MEMS 구동기를 통한 초소형 평판회전 이미징 시스템을 보여주고자 한다. 평판 구동기는 저증력의 실리콘 나이트라이드와 알루미늄으로 구성된 바이모르프 캔틸레버와 평판을 올릴 수 있는 실리콘 프레임, 그리고 장치의 외관을 구성하는 디바이스 프레임으로 구성되어 있다. 최대 회전 각도는 10V 에서 26°가 되는 것을 확인하였고 25°의 평판 회전과 이와 동일한 카메라 사이 간격을 가지는 일반적인 스테레오스코픽 영상 시스템과의 양안 시차 비교를 통해 두 시스템이 동일한 양안 시차-거리 관계를 나타내는 것을 확인하였고 최종적으로 제작된 시스템을 통하여 스테레오스코픽 영상을 획득하였다. 이 연구에서 MEMS 소자를 사용한 평판 회전 방식의 고해상도의 넓은 광 시야각을 가지는 카메라 사이 간격 조절이 가능한 스테레오스코픽 이미징을 구현하였다. 이후의 연구에서는 이 시스템을 하나의 카테터에 결합하여 3D 내시경 카테터를 개발하고자 한다.

서지기타정보

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청구기호 {MBIS 13026
형태사항 iv, 39 p. : 삽도 ; 30 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 이민석
지도교수의 영문표기 : Ki-Hun Jeong
지도교수의 한글표기 : 정기훈
학위논문 학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 바이오및뇌공학과,
서지주기 References : p. 35-36
주제 Stereoscopy
MEMS
Single detector
Bimorph thermal actuator
스테레오스코피
멤스
단일 디텍터
바이모르프 열 구동기
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