전기활성고분자를 이용한 가변 초점 렌즈 및 이를 이용한 블랙박스 시스템
Varifocal Lens Based Electroactive Polymer and a Dashboard Camera System
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초록
본 연구에서는 근거리 초점 영상과 원거리 초점 영상을 동시에 얻을수 있는 블랙박스 시스템을 제안한다. 초점거리를 자유롭게 변화시키기 위해 가변초점렌즈를 이용하였다. 이와 같은 가변초점렌즈는 가장 많이 사용되는 전기활성고분자 (electroactive polymer) 중 하나인 PDMS를 이용하여 제작하였다. PDMS 의 양표면에는 유연전극을 붙였으며, PDMS 의 중앙에는 렌즈를 고정시켰다. PDMS 양면에 있는 전극에 전압을 가하면 PDMS 는 두께방향으로 줄어들고, 길이방향으로는 늘어난다. 이런 효과로 인해 버클링 현상이 발생하고, 가운데 부분이 볼록 튀어나와 가변렌즈의 초점거리가 바뀌게 된다. 제안하는 가변 초점 렌즈 기반 블랙박스 시스템은 이미지 센서 모듈, 가변 초점 렌즈 모듈, 제어 모듈, 가속도 센서 모듈로 구성된다. 이미지 센서 모듈은 초점 가변 영상의 왜곡 최소화를 위해 글러벌 셔터 방식과 외부 트리거를 지원한다. 제어 모듈을 통해 블랙박스모듈은 멀리 있는 이미지와 가까이 있는 이미지를 번갈아가면서 받아들일수 있다. 또한 외부의 충격에 반응할수 있도록 가속도센서를 블랙박스에 설치하였다.
Abstract
In this paper, we present a dash camera module which can capture objects that are not only close but also further away from a driver. To freely change the focal lengh, a varifocal lens is used. This varifocal lens is fabricated by polydimethyl siloxane (PDMS) which is one of the most famous electroactive polymers. PDMS is sandwiched between two compliance electrodes, and the lens is attached to the middle of the PDMS. The applied voltage to the compliance electrode makes PDMS compress in thickness direction and stretch in plane direction. This phenomenon causes the PDMS to buckle, resulting in changing focal point of the varifocal lens. The proposed dash camera module consists of an image sensor, a varifocal lens, a controller, and an accelerometer. A global shutter and external trigger methods are used to minimize the distortion of target images. The varifocal lens is fabricated by an electroactive polymer and changes its shape to control the focal point. The proposed dash camera takes turns to obtain two images (one is close image from a driver and the other is one further away from a driver). Moreover, an accelerometer is embedded into the propose dash camera module to response external impact.
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