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KR101639685B1 - 카메라용 액티브 필터 장치 및 그 액티브 필터링 방법 - Google Patents

카메라용 액티브 필터 장치 및 그 액티브 필터링 방법 Download PDF

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Publication number
KR101639685B1
KR101639685B1 KR1020150021487A KR20150021487A KR101639685B1 KR 101639685 B1 KR101639685 B1 KR 101639685B1 KR 1020150021487 A KR1020150021487 A KR 1020150021487A KR 20150021487 A KR20150021487 A KR 20150021487A KR 101639685 B1 KR101639685 B1 KR 101639685B1
Authority
KR
South Korea
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cell array
filter cell
brightness
image
light
Prior art date
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Active
Application number
KR1020150021487A
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English (en)
Inventor
이덕연
이동욱
최동운
허만홍
Original Assignee
한국생산기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
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Abstract

본 발명은 피사체에서 반사되어 카메라 렌즈로 투과되는 빛을 편광필름과 필터 셀 어레이를 통해 색도와 밝기가 동적으로 조절된 빛으로 이미지 센서에 감지되어 피사체 영상을 획득할 수 있도록 하는 카메라용 액티브 필터 장치 및 그 액티브 필터링 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 카메라용 액티브 필터 장치는, 피사체에서 반사된 빛을 제어 신호에 따라 동적으로 통과 또는 차단하여 색도와 밝기가 조절된 빛으로 출력하는 동적 필터셀 어레이부; 상기 색도와 밝기가 조절된 빛을 투과시키는 렌즈; 상기 렌즈를 통해 투과된 색도와 밝기가 조절된 빛을 수광하여 픽셀 좌표의 영상으로 출력하는 이미지 센서부; 및 상기 동적 필터 셀 어레이의 통과 또는 차단 동작을 제어하는 제어 신호를 상기 동적 필터 셀 어레이에 전달하고, 상기 이미지 센서부에서 출력된 픽셀 좌표의 영상을 픽셀 단위로 비교하여 색도와 밝기가 일정 이상으로 차이나지 않도록 상기 동적 필터 셀 어레이의 통과 또는 차단 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

카메라용 액티브 필터 장치 및 그 액티브 필터링 방법{Camera type active filter device, and active filtering method thereof}
본 발명은 카메라용 액티브 필터 장치 및 그 액티브 필터링 방법에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 피사체에서 반사되어 카메라 렌즈로 투과되는 빛을 편광필름과 필터 셀 어레이를 통해 색도와 밝기가 동적으로 조절된 빛으로 이미지 센서에 감지되어 피사체 영상을 획득할 수 있도록 하는 카메라용 액티브 필터 장치 및 그 액티브 필터링 방법에 관한 것이다.
일반적으로 카메라는 감시 또는 정보 저장 및 획득용 등으로 많은 분야에 사용되고 있다. 특히 감시용으로 CCTV 또는 차량용 블랙박스에 많이 사용되고 있다. 최근에는 무인 자동차 또는 로봇에서 물체 인식 및 물체 검출용으로도 많이 적용되고 있다.
대부분의 카메라는 좋은 이미지 또는 영상을 얻기 위하여 다양한 필터를 사용하고 있다. 특히 고급 카메라에서는 필터 조건에 따라 다양하고 품질이 좋은 영상 또는 이미지를 획득할 수 있다. 하지만 외부에서 강력한 빛(조명, 태양 등)이 들어오면 강한 빛으로 인하여 좋은 영상 또는 이미지를 얻을 수 없다.
특히 카메라를 이용한 무인 자동차 또는 로봇에서는 원하는 영상 또는 이미지를 획득하기 어렵고 잘못된 이미지 획득으로 인하여 원하지 않은 결과를 얻을 수 있는 문제점이 있다.
또한, 실외 환경에서는 아침, 저녁, 정오 시간대 태양 위치 또는 조명에 따라 카메라 센서가 인식하는 품질이 일정하지 않는 문제점이 있다.
한국 공개특허공보 제 2011-0012394 호(공개일 : 2011년 2월 9일)
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 피사체에서 반사되어 카메라 렌즈로 투과되는 빛을 편광필름과 필터 셀 어레이를 통해 색도와 밝기가 동적으로 조절된 빛으로 이미지 센서에 감지되어 피사체 영상을 획득할 수 있도록 하는 카메라용 액티브 필터 장치 및 그 액티브 필터링 방법을 제공함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 카메라용 액티브 필터 장치는, 피사체에서 반사된 빛을 제어 신호에 따라 동적으로 통과 또는 차단하여 색도와 밝기가 조절된 빛으로 출력하는 동적 필터셀 어레이부; 상기 색도와 밝기가 조절된 빛을 투과시키는 렌즈; 상기 렌즈를 통해 투과된 색도와 밝기가 조절된 빛을 수광하여 픽셀 좌표의 영상으로 출력하는 이미지 센서부; 및 동적 필터 셀 어레이부의 통과 또는 차단 동작을 제어하는 제어 신호를 상기 동적 필터셀 어레이부에 전달하고, 상기 이미지 센서부에서 출력된 픽셀 좌표의 영상을 픽셀 단위로 비교하여 색도와 밝기가 일정 이상으로 차이나지 않도록 상기 동적 필터셀 어레이부의 통과 또는 차단 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 동적 필터셀 어레이부는, 필터셀 어레이를 구비하고, 상기 필터셀 어레이의 앞면과 뒷면에 편광필름이 장착되며, 상기 빛이 상기 편광필름을 거쳐 상기 제어부의 제어 신호에 따라 상기 필터셀 어레이를 통과 또는 차단되도록 하여 색도와 밝기가 조절된 빛으로 출력하게 된다.
또한, 상기 제어부는, 상기 이미지 센서부에서 출력된 픽셀 좌표의 영상에 대해 픽셀 단위로 색도와 밝기를 각각 비교하고, 주위의 픽셀들과 일정 이상으로 차이나는 영역의 픽셀들에 해당하는 상기 필터셀 어레이의 통과 또는 차단 동작을 제어하게 된다.
또한, 상기 동적 필터셀 어레이부에 장착된 상기 편광필름은 하나의 면이 가로 방향 무늬이고, 다른 면이 세로 방향 무늬를 가질 수 있다.
또한, 상기 이미지 센서부에서 출력된 영상의 밝기를 검출하는 휘도 검출부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 휘도 검출부를 통해 검출된 상기 영상의 밝기에 따라 상기 이미지 센서의 셔터 속도 및 이득을 조정하게 된다.
그리고, 상기 이미지 센서부는, 상기 수광된 빛에 대해 셔터 속도와 이득을 조정하고, 조정된 셔터 속도와 이득에 따른 색도와 밝기를 갖는 영상으로 픽셀 좌표에 출력하게 된다.
한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 카메라 장치의 액티브 필터링 방법은, 동적 필터셀 어레이부, 렌즈, 이미지 센서부 및 제어부를 포함하는 카메라 장치의 액티브 필터링 방법으로서, (a) 상기 동적 필터셀 어레이부가 피사체에서 반사된 빛을 제어 신호에 따라 동적으로 통과 또는 차단하여 색도와 밝기가 조절된 빛으로 출력하는 단계; (b) 상기 색도와 밝기가 조절된 빛을 상기 렌즈에서 투과시키는 단계; (c) 상기 이미지 센서부가 상기 렌즈를 통해 투과된 색도와 밝기가 조절된 빛을 수광하여 픽셀 좌표의 영상으로 출력하는 단계; (d) 상기 제어부가 상기 이미지 센서부에서 출력된 픽셀 좌표의 영상을 픽셀 단위로 비교하는 단계; 및 (e) 상기 제어부가 상기 비교 결과에 따라 상기 색도와 밝기가 일정 이상으로 차이나지 않도록 상기 동적 필터 셀 어레이의 동작을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (a) 단계에서 상기 동적 필터셀 어레이부는, 필터셀 어레이를 구비하고, 상기 필터셀 어레이의 앞면과 뒷면에 편광필름이 장착되며, 상기 빛이 상기 편광필름을 거쳐 상기 제어부의 제어 신호에 따라 상기 필터셀 어레이를 통과 또는 차단되도록 하여 색도와 밝기가 조절된 빛으로 출력하게 된다.
또한, 상기 (d) 단계에서 상기 제어부는, 상기 이미지 센서부에서 출력된 픽셀 좌표의 영상에 대해 픽셀 단위로 색도와 밝기를 각각 비교하고, 상기 (e) 단계에서 상기 제어부는 상기 색도와 밝기가 주위의 픽셀들과 일정 이상으로 차이나는 영역의 픽셀들에 해당하는 상기 필터셀 어레이의 통과 또는 차단 동작을 제어하게 된다.
그리고, 상기 (e) 단계에서 상기 제어부는, 상기 이미지 센서부에서 출력된 영상의 밝기를 검출하고, 검출된 영상의 밝기에 따라 상기 이미지 센서의 셔터 속도 및 이득을 조정하며, 조정된 셔터 속도와 이득에 따른 색도와 밝기를 갖는 영상으로 픽셀 좌표에 출력하게 된다.
본 발명에 의하면, 외부로부터 카메라에 강력한 빛(조명, 태양 등)이 들어오더라도 동적 필터셀 어레이를 통해 색도와 밝기가 조절된 빛으로 수광하여 그에 따른 이미지를 획득하게 됨으로써 좋은 영상 또는 이미지를 얻을 수 있다.
또한, 카메라를 이용한 무인 자동차 또는 로봇에서도 주변의 외부 노이즈에 상관없이 획득하는 영상의 특정 영역이 주변에 비해 밝더라도 자동으로 주변과 차이나지 않게 색도와 밝기가 조절된 빛으로 수광하여 그에 따른 영상 또는 이미지를 획득하기 때문에, 기존과 같이 획득된 이미지를 보정할 필요가 없다.
또한, 동적 필터셀 어레이부를 통해 특정 위치에 해당하는 부위에 필터 픽셀 값을 조정하여 실제 영상에서는 외부 밝기 영향이 없는 영상을 획득 할 수 있으며 외부 외란에 강한 영상 처리를 할 수 있다.
그리고, 실외 환경에서 아침, 저녁, 정오 시간대 태양 위치 또는 조명에 따라 카메라 센서가 인식하는 품질이 일정한 영상을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 카메라용 액티브 필터 장치의 주요 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 장치의 액티브 필터링 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 피사체에서 반사된 빛이 동적 필터셀 어레이를 통과해 색도와 밝기가 조절된 빛으로 렌즈를 투과해 이미지 센서부에 전달되는 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 이미지 센서부를 통해 획득된 이미지에서 색도와 밝기가 일정 이상으로 높은 영역의 픽셀들에 해당하는 필터셀 어레이의 해당 셀 좌표의 차단 동작을 통해 조절된 빛으로 통과되도록 하는 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 터널 종단 구간에서 동적 필터셀 어레이를 통해 안정된 이미지를 획득하는 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 일출이나 일몰 또는 역광 상황에서 동적 필터셀 어레이를 이용하여 안정된 이미지를 획득하는 예를 나타낸 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 특정한 실시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에 따른 카메라용 액티브 필터 장치 및 그 액티브 필터링 방법의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 첨부도면을 참조하여 설명함에 있어 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 카메라용 액티브 필터 장치의 주요 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 카메라용 액티브 필터 장치(100)는, 동적 필터셀 어레이부(Dynamic Filter Cell Array)(110), 렌즈(Lens)(120), 이미지 센서부(Image Sensor)(130), 휘도 검출부(140) 및 제어부(150)를 포함한다.
본 발명에 따른 카메라용 액티브 필터 장치(100)는 카메라에 적용하여 실시하므로 '카메라 장치'로도 칭하여 설명한다.
동적 필터셀 어레이부(110)는 피사체에서 반사된 빛을 제어 신호에 따라 동적으로 통과 또는 차단하여 색도와 밝기가 조절된 빛으로 출력한다.
여기서, 동적 필터셀 어레이부(110)는, 필터셀 어레이(116)를 구비하고, 필터셀 어레이(116)의 앞면과 뒷면에 각각 제1 편광필름(Polarizer film)(112)과 제2 편광필름(114)이 장착된다.
또한, 동적 필터셀 어레이부(110)는 외부로부터 피사체에서 반사된 빛이 제어부(150)의 제어 신호에 따라 필터셀 어레이(116)를 통과 또는 차단되도록 하여 색도와 밝기가 조절된 빛으로 출력하게 된다. 이때, 피사체에서 반사된 빛은 제1 편광필름(112)을 거쳐 필터셀 어레이(116)를 통과 또는 차단 등을 경유해 제2 편광필름(114)을 통과하여 렌즈(120)로 전달된다.
또한, 제1 편광필름(112)은 세로 방향 무늬이고, 제2 편광필름(114)은 가로 방향 무늬이지만, 여기에 한정되지 않고 각각 서로 반대로 가로 방향 무늬이거나 세로 방향 무늬로 형성될 수 있으며, 필터셀 어레이(116)의 앞면과 뒷면에 서로 90도로 교차되게 장착이 된다.
렌즈(120)는 동적 필터셀 어레이부(110)를 통해 색도와 밝기가 조절된 빛을 투과시켜서 이미지 센서부(130)에 전달한다.
이미지 센서부(130)는 렌즈(120)를 통해 투과된 색도와 밝기가 조절된 빛을 수광하여 픽셀 좌표의 영상으로 출력한다.
휘도 검출부(140)는 이미지 센서부(130)에서 출력된 영상의 밝기를 검출한다.
제어부(150)는 동적 필터 셀 어레이부(110)의 통과 또는 차단 동작을 제어하는 제어 신호를 동적 필터셀 어레이부(110)에 전달하고, 이미지 센서부(130)에서 출력된 픽셀 좌표의 영상을 픽셀 단위로 비교하여 색도와 밝기가 일정 이상으로 차이나지 않도록 동적 필터셀 어레이부(110)의 통과 또는 차단 동작을 제어한다.
또한, 제어부(150)는, 이미지 센서부(130)에서 출력된 픽셀 좌표의 영상에 대해 픽셀 단위로 색도와 밝기를 각각 비교하고, 주위의 픽셀들과 일정 이상으로 차이나는 영역의 픽셀들에 해당하는 필터셀 어레이(116)의 통과 또는 차단 동작을 제어하게 된다.
또한, 제어부(150)는 휘도 검출부(140)를 통해 검출된 영상의 밝기에 따라 이미지 센서부(130)의 셔터 속도 및 이득을 조정하게 된다.
그리고, 이미지 센서부(130)는, 렌즈(120)를 투과하여 수광된 빛에 대해 셔터 속도와 이득을 조정하고, 조정된 셔터 속도와 이득에 따른 색도와 밝기를 갖는 영상으로 픽셀 좌표에 출력하게 된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 장치의 액티브 필터링 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 카메라 장치(100)는, 사진을 찍기 위한 사용자의 동작에 따라 피사체를 조준하는 상태에서, 동적 필터셀 어레이부(110)가 피사체에서 반사된 빛을 제어 신호에 따라 동적으로 통과 또는 차단하여 색도와 밝기가 조절된 빛으로 출력한다(S210).
이때, 동적 필터셀 어레이부(110)는, 고정되며 그 내부에 광선을 셀 단위로 컨트롤 할 수 있는 필터셀 어레이(116)를 구비하고, 도 3에 도시된 바와 같이 피사체로부터 반사된 빛이 제1 편광필름(112)을 거쳐 필터셀 어레이(116)를 통과 또는 차단되도록 하여 색도와 밝기가 조절된 빛으로 출력하게 된다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따라 피사체에서 반사된 빛이 동적 필터셀 어레이를 통과해 색도와 밝기가 조절된 빛으로 렌즈를 투과해 이미지 센서부에 전달되는 예를 나타낸 도면이다.
동적 필터셀 어레이부(110)가 제어부(150)에 의해 제어될 때, 외부 광선이 통과하거나 통과하지 못하도록 반응하기 위한 외부 조건이 존재하는데, 이 외부 조건은 제1 편광필름(112)과 제2 편광필름(114)이다. 제1 편광필름(112)과 제2 편광필름(114)은 필터셀 어레이(116)의 앞과 뒤에 90도로 교차되게 장착이 된다.
즉, 외부 광선이 1차적으로 앞면의 제1 편광필름(112)을 투과하며, 2차적으로 필터셀 어레이(116)를 투과하며, 3차적으로 뒷면의 제2 편광필름(114)을 투과하여 최종적으로 이미지 센서부(130)에 반영되는 구조를 가진다.
따라서, 동적 필터셀 어레이부(110)는 필터셀 어레이(116)의 앞면에 있는 제1 편광필름(112)과 뒷면에 있는 제2 편광필름(114) 또는 제1 편광필름(112)과 제2 편광필름(114)의 교차각을 바꾸면 위 과정과 반대로 필터셀 어레이(116)가 구동되는 부분은 광선이 차단되고, 필터셀 어레이(116)가 구동되지 않는 부분은 광선이 투과된다.
전술한 계층적 구조를 가짐으로써 광선이 이미지 센서부(130)에 직접 투과되지 않고 중간에 위치한 필터셀 어레이(110)를 통과하여 원하는 셀(Cell) 좌표에 해당하는 광선은 통과하고 원하지 않는 광선은 통과하지 못하도록 컨트롤이 되는 구조를 가지며 통과되는 광선이 이미지 센서부(130)에 반영된다.
이어, 렌즈(120)는 동적 필터셀 어레이부(110)를 통해 색도와 밝기가 조절된 빛을 투과시킨다(S220).
이때, 렌즈(120)가 볼록 렌즈인 경우에 렌즈의 상단부나 하단부를 투과하는 빛은 굴절 형태로 투과되고, 렌즈의 중앙은 굴절이 없이 그대로 투과된다.
이어, 이미지 센서부(130)는 렌즈(120)를 통해 투과된 색도와 밝기가 조절된 빛을 수광하여 픽셀 좌표의 영상으로 출력한다(S230).
이어, 제어부(150)는 이미지 센서부(130)에서 출력된 픽셀 좌표의 영상을 픽셀 단위로 비교한다(S240).
즉, 제어부(150)는 이미지 센서부(130)에서 출력된 픽셀 좌표의 영상에 대해 각 픽셀 단위로 색도와 밝기를 각각 비교하여, 주변의 픽셀보다 일정 이상으로 색도와 밝기가 높은 픽셀이 존재하는지를 인식하는 것이다.
이어, 주변 픽셀에 비해 색도와 밝기가 일정 이상으로 차이나는 영역의 픽셀이 존재하는 경우(S250-예), 색도와 밝기가 주위의 픽셀들과 일정 이상으로 차이나는 영역의 픽셀들에 해당하는 필터셀 어레이의 해당 셀 좌표의 통과 또는 차단 동작을 제어한다(S260).
즉, 도 4에 도시된 바와 같이 이미지 센서부(130)에서 획득된 이미지의 각 픽셀들 중 주변의 픽셀보다 일정 이상으로 색도와 밝기가 높은 영역의 픽셀들에 대해, 동적 필터셀 어레이부(110)에서 해당 영역의 픽셀들에 대응된 필터셀 어레이(116)의 각 해당 셀들을 통해 강력한 광선에 해당하는 좌표 빛이 잘 전달되지 않도록 제어하며, 해당 좌표 셀이 제어되면 조절이 된 빛으로 변환되어 안정된 카메라 영상이 획득되는 것이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따라 이미지 센서부를 통해 획득된 이미지에서 색도와 밝기가 일정 이상으로 높은 영역의 픽셀들에 해당하는 필터셀 어레이의 해당 셀 좌표의 차단 동작을 통해 조절된 빛으로 통과되도록 하는 예를 나타낸 도면이다.
예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이 터널 종단 구간에서 획득한 영상에서 좌측과 같이 중앙의 픽셀들이 주변 픽셀보다 일정 이상으로 밝기가 높을 경우에 필터셀 어레이(116)의 해당 셀들의 일부 차단 동작으로 우측과 같이 안정된 이미지를 획득할 수 있다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따라 터널 종단 구간에서 동적 필터셀 어레이를 통해 안정된 이미지를 획득하는 예를 나타낸 도면이다.
다른 예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이 일출이나 일몰 또는 역광 상황으로서 태양이 너무 밝아 주변에 인지하고자 하는 이미지 결과를 얻을 수 없는 상황(좌측)에서 동적 필터셀 어레이를 이용하여 안정된 이미지(우측)를 획득할 수 있다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따라 일출이나 일몰 또는 역광 상황에서 동적 필터셀 어레이를 이용하여 안정된 이미지를 획득하는 예를 나타낸 도면이다.
전술한 바와 같이, 동적 필터셀 어레이부를 통해 특정 위치에 해당하는 부위에 필터 픽셀 값을 조정하여 실제 영상에서는 외부 밝기 영향이 없는 영상을 획득 할 수 있으며 외부 외란에 강한 영상 처리를 할 수 있다. 위 예시는 사각형 형태의 필터 블록을 예시로 하였으나 객체에 따라 형태를 변경 가능한 구조로 실시할 수 있다.
한편, 제어부(150)는 이미지 센서부(130)에서 출력된 영상의 밝기를 검출하고, 검출된 영상의 밝기에 따라 이미지 센서의 셔터 속도 및 이득을 조정하며, 조정된 셔터 속도와 이득에 따른 색도와 밝기를 갖는 영상으로 픽셀 좌표에 출력하도록 제어할 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 피사체에서 반사되어 카메라 렌즈로 투과되는 빛을 편광필름과 필터 셀 어레이를 통해 색도와 밝기가 동적으로 조절된 빛으로 이미지 센서에 감지되어 피사체 영상을 획득할 수 있도록 하는 카메라용 액티브 필터 장치 및 그 액티브 필터링 방법을 실현할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명은, 피사체에서 반사되어 카메라 렌즈로 투과되는 빛을 편광필름과 필터 셀 어레이를 통해 색도와 밝기가 동적으로 조절된 빛으로 이미지 센서에 감지되어 피사체 영상을 획득할 수 있도록 하는 카메라용 액티브 필터 장치 및 그 액티브 필터링 방법에 적용할 수 있다.
100 : 카메라용 액티브 필터 장치
110 : 동적 필터셀 어레이부
120 : 렌즈
130 : 이미지 센서부
140 : 휘도 검출부
150 : 제어부

Claims (10)

  1. 피사체에서 반사된 빛을 제어 신호에 따라 동적으로 통과 또는 차단하여 색도와 밝기가 조절된 빛으로 출력하기 위해 필터셀 어레이를 구비하고, 상기 필터셀 어레이의 앞면에 제1 편광필름(Polarizer film)이 장착되고, 상기 필터셀 어레이의 뒷면에 제2 편광필름이 장착되며, 상기 피사체에서 반사된 빛이 상기 제1 편광필름을 거쳐 상기 필터셀 어레이를 경유해 상기 제2 편광필름을 통과하여 렌즈로 전달되도록 제어 신호에 따라 상기 필터셀 어레이를 구동시켜 광선을 동적으로 통과 또는 차단하여 색도와 밝기가 조절된 빛으로 출력하는 동적 필터셀 어레이부;
    상기 색도와 밝기가 조절된 빛을 투과시키는 렌즈;
    상기 렌즈를 통해 투과된 색도와 밝기가 조절된 빛을 수광하여 픽셀 좌표의 영상으로 출력하는 이미지 센서부; 및
    상기 동적 필터 셀 어레이부의 통과 또는 차단 동작을 제어하는 제어 신호를 상기 동적 필터셀 어레이부에 전달하고, 상기 이미지 센서부에서 출력된 픽셀 좌표의 영상을 픽셀 단위로 비교하여 색도와 밝기가 일정 이상으로 차이나지 않도록 상기 동적 필터셀 어레이부의 통과 또는 차단 동작을 제어하는 제어부;
    를 포함하는 카메라용 액티브 필터 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 동적 필터셀 어레이부는, 필터셀 어레이를 구비하고, 상기 필터셀 어레이의 앞면과 뒷면에 각각 편광필름이 장착되며, 상기 빛이 상기 편광필름을 거쳐 상기 제어부의 제어 신호에 따라 상기 필터셀 어레이를 통과 또는 차단되도록 하여 색도와 밝기가 조절된 빛으로 출력하는 것을 특징으로 하는 카메라용 액티브 필터 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 이미지 센서부에서 출력된 픽셀 좌표의 영상에 대해 픽셀 단위로 색도와 밝기를 각각 비교하고, 주위의 픽셀들과 일정 이상으로 차이나는 영역의 픽셀들에 해당하는 상기 필터셀 어레이의 통과 또는 차단 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 카메라용 액티브 필터 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 편광필름은 하나의 면이 가로 방향 무늬이고, 다른 면이 세로 방향 무늬이며, 상기 필터셀 어레이의 앞면과 뒷면에 90도로 교차되게 장착된 것을 특징으로 하는 카메라용 액티브 필터 장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 이미지 센서부에서 출력된 영상의 밝기를 검출하는 휘도 검출부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 휘도 검출부를 통해 검출된 상기 영상의 밝기에 따라 상기 이미지 센서의 셔터 속도 및 이득을 조정하는 것을 특징으로 하는 카메라용 액티브 필터 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 이미지 센서부는, 상기 수광된 빛에 대해 셔터 속도와 이득을 조정하고, 조정된 셔터 속도와 이득에 따른 색도와 밝기를 갖는 영상으로 픽셀 좌표에 출력하는 것을 특징으로 하는 카메라용 액티브 필터 장치.
  7. 필터셀 어레이를 구비하고 상기 필터셀 어레이의 앞면에 제1 편광필름(Polarizer film)이 장착되며 상기 필터셀 어레이의 뒷면에 제2 편광필름이 장착된 동적 필터셀 어레이부와, 렌즈, 이미지 센서부 및 제어부를 포함하는 카메라 장치의 액티브 필터링 방법으로서,
    (a) 상기 동적 필터셀 어레이부가 피사체에서 반사된 빛이 상기 제1 편광필름을 거쳐 상기 필터셀 어레이를 경유해 상기 제2 편광필름을 통과하여 렌즈로 전달되도록 제어 신호에 따라 상기 필터셀 어레이를 구동시켜 광선을 동적으로 통과 또는 차단하여 색도와 밝기가 조절된 빛으로 출력하는 단계;
    (b) 상기 색도와 밝기가 조절된 빛을 상기 렌즈에서 투과시키는 단계;
    (c) 상기 이미지 센서부가 상기 렌즈를 통해 투과된 색도와 밝기가 조절된 빛을 수광하여 픽셀 좌표의 영상으로 출력하는 단계;
    (d) 상기 제어부가 상기 이미지 센서부에서 출력된 픽셀 좌표의 영상을 픽셀 단위로 비교하는 단계; 및
    (e) 상기 제어부가 상기 비교 결과에 따라 상기 색도와 밝기가 일정 이상으로 차이나지 않도록 상기 동적 필터 셀 어레이의 동작을 제어하는 단계;
    를 포함하는 카메라 장치의 액티브 필터링 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 (a) 단계에서 상기 동적 필터셀 어레이부는, 필터셀 어레이를 구비하고, 상기 필터셀 어레이의 앞면과 뒷면에 편광필름이 장착되며, 상기 빛이 상기 편광필름을 거쳐 상기 제어부의 제어 신호에 따라 상기 필터셀 어레이를 통과 또는 차단되도록 하여 색도와 밝기가 조절된 빛으로 출력하는 것을 특징으로 하는 카메라 장치의 액티브 필터링 방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 (d) 단계에서 상기 제어부는, 상기 이미지 센서부에서 출력된 픽셀 좌표의 영상에 대해 픽셀 단위로 색도와 밝기를 각각 비교하고,
    상기 (e) 단계에서 상기 제어부는 상기 색도와 밝기가 주위의 픽셀들과 일정 이상으로 차이나는 영역의 픽셀들에 해당하는 상기 필터셀 어레이의 통과 또는 차단 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 카메라 장치의 액티브 필터링 방법.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 (e) 단계에서 상기 제어부는, 상기 이미지 센서부에서 출력된 영상의 밝기를 검출하고, 검출된 영상의 밝기에 따라 상기 이미지 센서의 셔터 속도 및 이득을 조정하며, 조정된 셔터 속도와 이득에 따른 색도와 밝기를 갖는 영상으로 픽셀 좌표에 출력하는 것을 특징으로 하는 카메라 장치의 액티브 필터링 방법.
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