KR102551895B1 - 광원의 균일도를 검사하는 장치 및 방법 - Google Patents

광원의 균일도를 검사하는 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른, 광원의 균일도를 검사하는 장치 및 방법은, 구형 광원; 상기 구형 광원이 미리 지정된 기준 각도로 회전될 때마다 상기 구형 광원의 내부 일부 영역을 촬영하여 다수의 이미지 데이터들을 생성하고, 상기 이미지 데이터들을 제어 장치로 순차적으로 전송하는 카메라 모듈; 및 상기 이미지 데이터들을 합성하여 합성 이미지 데이터를 생성하며, 미리 저장된 기준 이미지 데이터들을 합성하여 기준 합성 이미지 데이터를 생성하고, 렌즈 쉐이딩 보정을 위하여 상기 합성 이미지 데이터와 상기 기준 합성 이미지 데이터를 합성하여 최종 합성 이미지 데이터를 생성하고, 상기 최종 합성 이미지 데이터를 이용하여 상기 구형 광원의 균일도를 계산하여 표시하는 상기 제어 장치를 포함한다.

Description

광원의 균일도를 검사하는 장치 및 방법{Apparatus and method for inspecting the uniformity of a light source}
본 발명은 광원에 관한 것으로, 특히, 광원의 균일도를 검사하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
카메라는 렌즈로 입사되는 빛이 카메라 내부의 필름 표면에 노광 되거나, 이미지센서에 신호를 주어 하나의 정지 영상이 만들어지게 된다. 빛이 없다면 카메라는 촬상을 할 수 없으므로 카메라에서 빛은 절대적으로 중요한 입력 신호라 할 수 있다.
카메라를 이용하여 흰색 종이를 촬영한다고 가정할 때, 빛이 하나도 없는 어두운 환경이라면 종이의 형태 및 색상을 전혀 구분할 수 없다. 이는 입력 신호가 없기 때문에 출력 신호 역시 없기 때문이다.
실제 주변 환경에서도 아주 어두운 환경에서 촬영을 하게 되는 경우가 생기기 때문에 화질 평가 시 얼마나 낮은 조도 환경에서 이미지가 나타나는지에 대한 평가가 필요하며, 이를 위해 조도를 가변 시켜 화질 평가를 할 필요성이 있다.
한편, 빛이 가지는 고유의 색상이 물체의 색과 반응하여 소정의 해당 색, 예를 들어 붉은색을 더욱 붉게 보이도록 만드는 것을 빛이 가지는 색 온도(Color Temperature)라 한다.
사람의 시각은 이러한 색 온도의 변화에 스스로 대응하여 같은 색을 색 온도가 다른 광원에서 관찰하여도 같은 색으로 인지하지만, 카메라나 이미지 센서는 보이는 그대로를 여과 없이 나타내기 때문에 백열등 아래에서 찍은 사진은 빨갛게 나오고, 새벽녘에 촬영한 사진은 파랗게 나오게 된다.
일반적으로 붉은색을 띠는 광원은 낮은 색 온도 값을 가지고, 푸른 빛을 띠는 빛은 높은 색 온도 값을 가지며 이를 수치로 표현하면, 백열등은 약 3,000K(K는 색 온도의 단위로서 Kelvin의 약자)의 색 온도를 가지며, 새벽녘의 푸르스름한 광원은 약 10,000K의 색 온도를 갖게 되는데, 5000K를 기준으로 높은 수치는 푸른 색을 띠고, 낮은 수치는 붉은색을 띈다.
따라서, 다양한 환경에서 사용될 수 있는 카메라의 화질 평가에서 카메라나 이미지센서 제조사에서는 광원의 색에 대한 물리적인 수치인 색 온도를 제어하여 다양한 종류의 색온도의 인공 광원을 구현하여야 한다.
그리고 카메라는 여러 가지 색 온도 특성이 있는 빛이 비추어진 백색 피사체, 지정 색 피사체 등과 같은 표준 피사체를 기준으로 잡고 RGB 신호의 비율이 같아지도록 카메라나 이미지 센서의 강도(Gain)나 기준 백색(White Point)이나 기준 흑색(Black Point)과 같은 신호 값들을 조절하여야 한다. 또한, 이와 같은 조도나 색온도에 따른 제조된 카메라의 화질 재현에 대한 검사도 필요하였다.
이와 같은 카메라 테스트를 위하여 많이 사용되는 것으로서 적분 구(구형 광원)가 있다. 이러한 적분 구는 빛을 고르게 반사하고 분산하여 적분 구의 개구부에 동일한 양의 빛을 내보내도록 설계가 되어 있으므로, 적분 구는 출력(출력면의 균일도)이 균일하다.
그러므로 구형 광원은 어안렌즈의 화각이 크기 때문에 화각으로 들어오는 빛이 같은 세기로 들어오게 하기 위해 사용된다.
한편, 구형 광원의 균일도를 맞추는 계측 장치는 도 1과 같이 도시될 수 있다. 이러한 계측 장치의 구성 요소는 검사 장치와 계측 시스템을 포함한다. 계측 시스템의 구성요소는 광특성 측정을 위한 광 계측 센서(109), 프레임과 각도 조절을 위한 수직각 이동 모터(111), 이동부(113)와 수평각 이동 모터(115)를 포함한다. 광원부는 외부 케이스(101)와 광원 제어부(103)와 광원부(105)와 광 확산부(107)를 포함한다.
계측 시스템은 먼저 광 확산부(107)의 높이에 따라 구의 중심에 광 계측 센서(109)를 위치시켜 높이를 고정한 후 모터들(111, 115)에 의해 수평 또는 수직으로 움직이게 된다. 수직각 이동 모터(111)의 경우는 광 계측 센서(109)를 구의 중심에서 0° 내지 120°로 회전할 수 있으며, 수평각 이동 모터(115)의 경우는 수평 방향으로 0° 내지 355°로 회전할 수 있다.
그러나 계측 시스템의 측정 방식이 포인트 방식이기 때문에 측정 속도가 매우 느린 상황에서 측정과 수정을 반복적으로 수행해야 하므로, 제작 과정에서 매우 낮은 생산성을 야기한다. 그리고 광 계측 센서(109)의 회전 및 각도에 대한 세팅 시간도 오래 걸리며 계측기의 제작 비용도 상당히 고가이다. 또한, 계측 시스템은 가시광선에 대해서만 검사할 수 있고, 적외선(IR) 파장 대에 대해선 대응 방안이 없는 문제점이 있었다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위한 방안의 필요성이 대두하였다.
한국등록특허: 제10-1812235호
본 발명의 일 실시 예는 구형 광원의 균일도를 신속하게 검사하는 장치 및 방법을 제안한다.
그리고 본 발명의 일 실시 예는 적외선 파장 대에서 구형 광원의 균일도를 검사하는 장치 및 방법을 제안한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른, 광원의 균일도를 검사하는 장치는, 구형 광원; 상기 구형 광원이 미리 지정된 기준 각도로 회전될 때마다 상기 구형 광원의 내부 일부 영역을 촬영하여 다수의 이미지 데이터들을 생성하고, 상기 이미지 데이터들을 제어 장치로 순차적으로 전송하는 카메라 모듈; 및 상기 이미지 데이터들을 합성하여 합성 이미지 데이터를 생성하며, 미리 저장된 기준 이미지 데이터들을 합성하여 기준 합성 이미지 데이터를 생성하고, 렌즈 쉐이딩 보정을 위하여 상기 합성 이미지 데이터와 상기 기준 합성 이미지 데이터를 합성하여 최종 합성 이미지 데이터를 생성하고, 상기 최종 합성 이미지 데이터를 이용하여 상기 구형 광원의 균일도를 계산하여 표시하는 상기 제어 장치를 포함한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른, 광원의 균일도를 검사하는 방법은, 카메라 모듈이, 구형 광원이 미리 지정된 기준 각도로 회전될 때마다 상기 구형 광원의 내부 일부 영역을 촬영하여 다수의 이미지 데이터들을 생성하는 과정, 상기 카메라 모듈이, 상기 이미지 데이터들을 제어 장치로 순차적으로 전송하는 과정, 상기 제어 장치가, 상기 이미지 데이터들을 합성하여 합성 이미지 데이터를 생성하고, 미리 저장된 기준 이미지 데이터들을 합성하여 기준 합성 이미지 데이터를 생성하는 과정, 상기 제어 장치가, 렌즈 쉐이딩 보정을 위하여 상기 합성 이미지 데이터와 상기 기준 합성 이미지 데이터를 합성하여 최종 합성 이미지 데이터를 생성하는 과정, 및 상기 제어 장치가, 상기 최종 합성 이미지 데이터를 이용하여 상기 구형 광원의 균일도를 계산하여 표시하는 과정을 포함한다.
본 발명의 일 실시 예는 구형 광원의 균일도를 신속하게 검사할 수 있다.
그리고 본 발명의 일 실시 예는 적외선 파장 대에서 구형 광원의 균일도를 검사할 수 있다.
도 1은 일반적인 기술에 따른 계측 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 계측 장치를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 계측 장치에 대한 제어 장치의 블록 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 균일도 경향성을 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어 장치에서 합성 이미지를 생성하는 절차를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따라 구형 광원의 균일성을 나타내는 합성 이미지를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어 장치에서 구형 광원의 균일성을 검사하는 흐름도이다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명의 실시 예에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당하는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
본 발명의 실시 예들은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 구체적인 내용에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 특정한 실시 형태에 대해 범위를 한정하려는 것이 아니며, 발명된 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 실시 예들을 설명함에서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구성되다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 실시 예에서 '모듈' 혹은 '부'는 적어도 하나의 기능이나 동작을 수행하며, 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 복수의 '모듈' 혹은 복수의 '부'는 특정한 하드웨어로 구현될 필요가 있는 '모듈' 혹은 '부'를 제외하고는 적어도 하나의 모듈로 일체화되어 적어도 하나의 프로세서(미도시)로 구현될 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명과 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 계측 장치를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 계측 장치는 광원부(미도시)와 카메라 모듈(205)과 카메라 모듈(205)의 시야각(207)과 제어 장치(209)를 포함한다.
각 구성요소를 살펴보면, 광원부(미도시)는 외부케이스(201)와 구형 광원(203)을 포함한다.
구형 광원(203)은 광원부(미도시)의 내측에 설치되며, 하부가 개구되는 구형으로 형성되고, 필름이나 아크릴 수지 등의 재질이 적용될 수 있다.
특히, 구형 광원(203)은 중심으로부터 사방으로 단면상 하부 개구부 양단부까지의 각도가 240도를 이루도록 형성될 수 있다. 이와 같이, 구형 광원(203)이 구비됨으로써 사각이 180도를 넘는 초 광각 렌즈(어안 렌즈)를 탑재한 카메라 모듈(205)의 포커싱 작업 또는 영상 검사를 진행할 수 있다.
또한, 구형 광원(203)은 사용자에 의해 미리 지정된 각도로 여러 차례(예를 들면, 90도로 4차례) 회전되는데, 구형 광원(203)이 회전될 때마다 카메라 모듈(205)에 의해 시야각(207)에 해당하는 영역을 포함하는 이미지가 생성된다.
카메라 모듈(205)은 고정 플레이트(미도시)의 개구부(미도시)를 통하여 구형 광원(203)의 내부로 삽입되어 구형 광원(203)의 내부 표면을 촬영하여 이미지를 생성할 수 있다. 이때, 카메라 모듈(205)은 구형 광원(203)이 사용자에 의해 미리 지정된 각도만큼 회전되면, 미리 지정된 시야각(207)에 포함되는 영역을 촬영하여 이미지를 생성할 수 있다. 그리고 카메라 모듈(205)은 제어 장치(209)와 전기적으로 연결되어 생성된 이미지를 제어 장치(209)로 순차적으로 송신할 수 있다. 다른 예로, 카메라 모듈(205)은 구형 광원(203)의 외부에서 구형 광원(203)의 외부 표면을 촬영하여 이미지를 생성할 수 있다.
제어 장치(209)는 카메라 모듈(205)로부터 다수의 이미지들을 수신하고, 수신된 이미지들을 합성하여 합성 이미지를 생성한다. 예를 들면, 다수의 이미지들은 4개의 이미지들일 수 있다. 그리고 제어 장치(209)는 미리 저장된 기준 이미지들 중에서 광원부(미도시)에서 출력되는 빛의 밝기를 고려하여 다수의 기준 이미지를 선택하고, 선택된 기준 이미지들을 합성하여 기준 합성 이미지를 생성한다. 그리고 제어 장치(209)는 렌즈 쉐이딩 보정(Lens Shading Correction) 방식으로 합성 이미지와 기준 합성 이미지를 결합하여 최종 합성 이미지를 생성한다. 그리고 제어 장치(209)는 최종 합성 이미지를 이용하여 균일도를 계산하고, 계산된 균일도를 표시한다. 이제부터, 도 3을 참조하여 제어 장치(209)를 자세히 설명하고자 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 계측 시스템에 대한 제어 장치(209)의 블록 구성도이다.
도 3을 참조하면, 제어 장치(209)는 제어부(301)와 메모리(303)와 통신부(305)와 표시부(307)을 포함한다.
각 구성요소를 살펴보면, 메모리(303)는 제어 장치(209)의 동작에 필요한 각종 프로그램 및 데이터를 저장한다. 예를 들면, 메모리(303)는 비휘발성 메모리, 휘발성 메모리, 플래시 메모리(flash-memory), 하드디스크 드라이브(HDD) 또는 솔리드 스테이트 드라이브(SSD) 등으로 구현될 수 있다. 예를 들면, 메모리(303)는 카메라 모듈(205)로부터 순차적으로 수신된 다수의 이미지 데이터들을 저장할 수 있다. 예를 들면, 수신된 다수의 이미지 데이터들의 개수는 4개가 될 수 있다. 그리고 메모리(303)는 미리 지정된 빛의 밝기 들에 대응하는 다수의 기준 이미지 데이터들을 저장할 수 있다. 예를 들면, 다수의 기준 이미지 데이터들의 개수는 20개가 될 수 있다.
표시부(307)는 제어부(301)의 제어에 따라 영상 데이터를 표시한다. 표시부(307)의 구현 방식은 한정되지 않으며, 예를 들면, LCD, OLED 디스플레이, AM-OLED, PDP 등과 같은 다양한 형태의 디스플레이로 구현될 수 있다. 표시부(307)는 그 구현 방식에 따라서 부가적인 구성을 추가적으로 포함할 수 있다. 예를 들면, 표시부(307)가 액정 방식인 경우, 표시부(307)는 LCD 디스플레이 패널(미도시)과, 이에 광을 공급하는 백라이트 유닛(미도시)과, 패널(미도시)을 구동시키는 패널 구동기판(미도시)을 포함할 수 있다. 표시부(307)는 입출력부(미도시)의 터치 패널(미도시)과 결합되어 터치 스크린(미도시)으로 제공될 수 있다.
통신부(305)는 다양한 유형의 통신 방식에 따라 다양한 유형의 외부 기기와 통신을 수행한다. 예를 들면, 통신부(305)는 와이파이 모듈과 LTE(Long Term Evolution) 모듈을 이용하여 무선 통신을 수행할 수 있다. 예를 들면, 와이파이 모듈은 WiFi 방식으로 통신을 수행하며, LTE 모듈은 IEEE, LTE 등과 같은 다양한 통신 규격에 따라 통신을 수행할 수 있다. 예를 들면, 통신부(305)는 랜(LAN)이나 유에스비(USB) 포트나 RS-232C나 RS-422나 RS-485 등과 같은 다양한 통신 규격에 따라 유선 통신을 수행할 수 있다. 예를 들면, 통신부(305)는 카메라 모듈(205)로부터 다수의 이미지 데이터들을 순차적으로 수신할 수 있다.
제어부(301)는 메모리(303)에 저장된 각종 프로그램을 이용하여 제어 장치(209)의 전반적인 동작을 제어한다.
예를 들면, 제어부(301)는 카메라 모듈(205)로부터 이미지 데이터를 수신할 수 있다. 예를 들면, 이미지 데이터는 구형 광원(203)의 일부 영역이 포함될 수 있다.
그리고 제어부(301)는 수신된 이미지 데이터에 대한 평균 그레이 레벨을 계산할 수 있다. 예를 들면, 그레이 레벨은 이미지 데이터에서, 화면상의 각 점에 흑백의 명암을 지정하여 화상을 형성하는 것을 나타낼 수 있다. 예를 들면, 평균 그레이 레벨의 계산은 이미지 데이터의 화면상의 각 점에 대한 흑백의 명암을 수치화한 후, 각 점의 수치화 된 명암을 평균화하는 것을 나타낼 수 있다.
그리고 제어부(301)는 이미지 데이터에 대한 평균 그레이 레벨이 미리 지정된 기준 그레이 레벨인지 여부를 확인할 수 있다. 예를 들면, 기준 그레이 레벨은 150일 수 있다.
확인 결과, 평균 그레이 레벨이 기준 그레이 레벨이 아닌 경우, 제어부(301)는 수신된 이미지 데이터를 삭제하고, 이미지 데이터의 평균 그레이 레벨이 150이 되도록 카메라 모듈(205)의 노출값을 변경할 수 있다. 그리고 제어부(301)는 카메라 모듈(205)로부터 새로이 촬영된 이미지 데이터를 수신할 수 있다. 예를 들면, 노출값은 조리개의 크기로 조절된 광선의 강도(밝기)와 셔터속도에 의해서 조정된 광선이 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 카메라 센서에 비추어지는 시간의 조합을 나타낼 수 있다.
확인 결과, 평균 그레이 레벨이 기준 그레이 레벨인 경우, 제어부(301)는 메모리(303)에 수신된 이미지 데이터를 저장할 수 있다.
그리고 제어부(301)는 저장된 이미지 데이터의 개수가 미리 지정된 기준 개수인지 여부를 확인할 수 있다. 예를 들면, 기준 개수는 미리 지정되고, 4개일 수 있다.
확인 결과, 저장된 이미지 데이터의 개수가 기준 개수가 아닌 경우, 제어부(301)는 사용자에 의해 구형 광원이 미리 지정된 기준 각도로 회전되는지 여부를 확인할 수 있다. 예를 들면, 기준 각도는 미리 지정되고, 90도일 수 있다. 예를 들면, 구형 광원에 대한 균일도 경향성 그래프(401)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 구형 광원을 4등분하여 나타낼 수 있다.
확인 결과, 구형 광원이 기준 각도로 회전되는 경우, 제어부(301)는 카메라 모듈(205)로부터 새로이 촬영된 이미지 데이터를 수신할 수 있다. 이와 달리, 구형 광원이 기준 각도로 회전되지 않는 경우, 제어부(301)는 사용자에 의해 구형 광원이 미리 지정된 기준 각도로 회전되는지 여부를 재확인할 수 있다.
확인 결과, 저장된 이미지 데이터의 개수가 기준 개수인 경우, 제어부(301)는 저장된 다수의 이미지 데이터들을 합성하여 합성 이미지를 생성할 수 있다. 예를 들면, 제어부(301)는, 도 5와 같이, 균일도 경향성 그래프(401)의 0도에서 촬영된 제1이미지 데이터와 90도에서 촬영된 제2이미지 데이터와 180도에서 촬영된 제3이미지 데이터와 270도에서 촬영된 제4이미지 데이터를 합성하여 합성 이미지 데이터를 생성(501)할 수 있다.
그리고 제어부(301)는 메모리(303)에 저장된 전체 기준 이미지 데이터들 중에서 광원에서 발산하는 빛의 밝기에 대응하는 다수의 기준 이미지 데이터들을 선택하고, 선택된 기준 이미지 데이터들을 합성하여 기준 합성 이미지 데이터를 생성할 수 있다. 예를 들면, 선택된 기준 이미지 데이터의 개수는 미리 지정되고, 4개일 수 있다.
예를 들면, 제어부(301)는 20개의 기준 이미지 데이터들 중에서 광원에서 발산하는 빛의 밝기에 대응하는 한 기준 이미지 데이터를 선택할 수 있다. 그리고 제어부(301)는 선택된 기준 이미지 데이터의 중심 영역을 기준으로 선택된 이미지 데이터를 카메라(205)에서 촬영된 이미지 데이터의 크기만큼 잘라내어 제1기준 이미지 데이터를 생성할 수 있다. 예를 들면, 선택된 기준 이미지 데이터의 기준 크기가 10X10이고 카메라(205)에서 촬영된 이미지 데이터의 크기가 5X5인 경우, 제어부(301)는 중심 영역을 기준으로 기준 이미지 데이터를 잘라내어 5X5인 기준 이미지 데이터를 생성할 수 있다. 이러한 동작을 반복하여, 제어부(301)는 제1 내지 제4기준 이미지 데이터들을 결정할 수 있다.
예를 들면, 제어부(301)는, 도 5와 같이, 선택된 기준 이미지 데이터들을 합성하여 기준 합성 이미지 데이터를 생성(503)할 수 있다.
그리고 제어부(301)는 생성된 합성 이미지 데이터와 생성된 기준 합성 이미지 데이터를 합성하여 최종 합성 이미지 데이터를 생성할 수 있다. 예를 들면, 합성 이미지 데이터와 기준 합성 이미지 데이터 간의 합성은 합성 이미지 데이터와 기준 합성 이미지 데이터 간의 차이를 도출하는 것일 수 있다.
예를 들면, 제어부(301)는, 도 5와 같이, 렌즈 쉐이딩 보정을 위하여 생성된 합성 이미지 데이터와 생성된 기준 합성 이미지 데이터를 합성하여 최종 합성 이미지 데이터를 생성(505)할 수 있다. 예를 들면, 렌즈 쉐이딩 보정은 카메라 모듈(205)의 렌즈 왜곡에 대한 보정을 하기 위한 것일 수 있다.
만일, 렌즈 쉐이딩 보정이 수행되지 않으면, 최종 합성 이미지 데이터의 외곽과 센터 간의 이미지 밝기 차이가 심해 균일성을 계산하기 어려워질 수 있다. 그러므로 제어부(301)는 최종 합성 이미지 데이터에 렌즈 쉐이딩 보정을 수행하는 것이 바람직할 수 있다.
그리고 제어부(301)는 보정된 최종 합성 이미지 데이터를 이용하여 구형 광원에 대한 균일도를 계산하고, 표시부(307)를 통해 계산된 균일도를 표시할 수 있다. 이때, 제어부(301)는 보정된 최종 합성 이미지 데이터에 포함된 스팟 위치가 유효 영역인 경우, 보정된 최종 합성 이미지 데이터를 이용하여 구형 광원에 대한 균일도를 계산할 수 있다. 예를 들면, 유효한 스팟 위치는 보정된 최종 합성 이미지 데이터에서 배경 부분을 제외하며 배경과 밝기 차이가 극명한 곳의 위치를 나타낼 수 있다.
이러한 동작을 통해, 도 1의 기존 계측 시스템에서 수행되는 구형 광원의 균일도 검사 방식은 포인트 검사 방식과 달리, 본 발명의 계측 시스템에서 수행되는 구형 광원의 균일도 검사 방식은 도 6의 그래프(601)와 같이, 면 검사 방식이다. 따라서, 본 발명의 면 검사 방식은 포인트 검사 방식에 비해 매우 빠른 검사를 수행할 수 있다. 예를 들면, 포인트 검사 방식은 1회 검사에 약 10분이 소요되지만, 면 검사 방식은 1회 검사에 약 20초가 소요될 수 있다. 즉, 면 검사 방식의 속도가 포인트 검사 방식보다 약 20배 이상 빠르다. 특히, 본 발명의 면 검사 방식은 측정과 수정을 반복적으로 수행해야 하는 제작 과정에 매우 효과적이므로, 구형 광원의 검사 또는 제작 시간 단축으로 인한 생산성 향상 및 작업자 피로도를 줄일 수 있다.
그리고 포인트 검사 방식이 가시광선에 대해서만 검사할 수 있는 것에 비해, 면 검사 방식은 IR 영역을 촬영할 수 있는 카메라를 구비하는 경우, IR 파장 대까지 검사가 가능할 뿐만 아니라 매우 저렴한 비용으로 구현이 가능하여 비용도 절감할 수 있다. 그리고 면 검사 방식은 검사 결과를 면 형태로 표시하여 도트 형태로 표시하는 포인트 검사 방식보다 작업자의 시인성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시 예는 구형 광원의 균일도를 신속하게 검사할 수 있다. 그리고 본 발명의 일 실시 예는 적외선 파장 대에서 구형 광원의 균일도를 검사할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어 장치(209)에서 구형 광원의 균일성을 검사하는 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 제어 장치(209)의 제어부(301)는, 701 단계에서, 카메라 모듈(205)로부터 이미지 데이터를 수신한다. 예를 들면, 이미지 데이터는 구형 광원(203)의 일부 영역이 포함될 수 있다.
703 단계에서, 제어부(301)는 수신된 이미지 데이터에 대한 평균 그레이 레벨을 계산한다. 예를 들면, 평균 그레이 레벨의 계산은 이미지 데이터의 화면상의 각 점에 대한 흑백의 명암을 수치화한 후, 각 점의 수치화된 명암을 평균화하는 것을 나타낼 수 있다.
705 단계에서, 제어부(301)는 이미지 데이터에 대한 평균 그레이 레벨이 150인지 여부를 확인한다.
확인 결과, 평균 그레이 레벨이 150인 경우, 제어부(301)는 709 단계로 진행하고, 그렇지 않으면, 707 단계로 진행한다.
707 단계에서, 제어부(301)는 수신된 이미지 데이터를 삭제하고, 이미지 데이터의 평균 그레이 레벨이 150이 되도록 카메라 모듈(205)의 노출값을 변경한 후, 701 단계로 진행한다.
709 단계에서, 제어부(301)는 메모리(303)에 수신된 이미지 데이터를 저장한다.
711 단계에서, 제어부(301)는 저장된 이미지 데이터의 개수가 미리 지정된 기준 개수인지 여부를 확인한다. 예를 들면, 기준 개수는 미리 지정되고, 4개일 수 있다.
확인 결과, 저장된 이미지 데이터의 개수가 기준 개수인 경우, 제어부(301)는 715 단계로 진행하고, 그렇지 않으면, 713 단계로 진행한다.
713 단계에서, 제어부(301)는 사용자에 의해 구형 광원이 미리 지정된 기준 각도로 회전되는지 여부를 확인한다. 예를 들면, 기준 각도는 미리 지정되고, 90도일 수 있다. 예를 들면, 구형 광원에 대한 균일도 경향성 그래프(401)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 구형 광원을 4등분하여 나타낼 수 있다.
확인 결과, 구형 광원이 기준 각도로 회전되는 경우, 제어부(301)는 701 단계를 수행하고, 그렇지 않으면, 713 단계를 반복적으로 수행한다.
715 단계에서, 제어부(301)는 저장된 다수의 이미지 데이터들을 합성하여 합성 이미지를 생성한다. 예를 들면, 제어부(301)는, 도 5와 같이, 균일도 경향성 그래프(401)의 0도에서 촬영된 제1이미지 데이터와 90도에서 촬영된 제2이미지 데이터와 180도에서 촬영된 제3이미지 데이터와 270도에서 촬영된 제4이미지 데이터를 합성하여 합성 이미지 데이터를 생성(501)할 수 있다.
717 단계에서, 제어부(301)는 메모리(303)에 저장된 전체 기준 이미지 데이터들 중에서 광원에서 발산하는 빛의 밝기에 대응하는 다수의 기준 이미지 데이터들을 선택하고, 선택된 기준 이미지 데이터들을 합성하여 기준 합성 이미지 데이터를 생성한다. 예를 들면, 선택된 기준 이미지 데이터의 개수는 미리 지정되고, 4개일 수 있다. 예를 들면, 제어부(301)는, 도 5와 같이, 선택된 기준 이미지 데이터들을 합성하여 기준 합성 이미지 데이터를 생성(503)할 수 있다.
719 단계에서, 제어부(301)는 생성된 합성 이미지 데이터와 생성된 기준 합성 이미지 데이터를 합성하여 최종 합성 이미지 데이터를 생성한다. 예를 들면, 합성 이미지 데이터와 기준 합성 이미지 데이터 간의 합성은 합성 이미지 데이터와 기준 합성 이미지 데이터 간의 차이를 도출하는 것일 수 있다.
예를 들면, 제어부(301)는, 도 5와 같이, 렌즈 쉐이딩 보정을 위하여 생성된 합성 이미지 데이터와 생성된 기준 합성 이미지 데이터를 합성하여 최종 합성 이미지 데이터를 생성(505)할 수 있다.
만일, 렌즈 쉐이딩 보정이 수행되지 않으면, 최종 합성 이미지 데이터의 외곽과 센터 간의 이미지 밝기 차이가 심해 균일성을 계산하기 어려워질 수 있다. 그러므로 제어부(301)는 최종 합성 이미지 데이터에 렌즈 쉐이딩 보정을 수행해야 한다.
721 단계에서, 제어부(301)는 보정된 최종 합성 이미지 데이터를 이용하여 구형 광원에 대한 균일도를 계산하고, 표시부(307)를 통해 계산된 균일도를 표시한다. 이때, 제어부(301)는 보정된 최종 합성 이미지 데이터에 포함된 스팟 위치가 유효 영역인 경우, 보정된 최종 합성 이미지 데이터를 이용하여 구형 광원에 대한 균일도를 계산할 수 있다.
이러한 과정을 통해, 본 발명의 일 실시 예는 구형 광원의 균일도를 신속하게 검사할 수 있다. 그리고 본 발명의 일 실시 예는 적외선 파장 대에서 구형 광원의 균일도를 검사할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
101: 외부 케이스
103: 광원 제어부
105: 광 확산부
107: 구형 광원
109: 광 계측 센서
111: 수직각 이동 모터
113: 이동부
115: 수평각 이동 모터
201: 외부 케이스
203: 구형 광원
205: 카메라 모듈
207: 카메라 모듈의 시야각
209: 제어 장치
301: 제어부
303: 메모리
305: 통신부
307: 표시부

Claims (10)

  1. 구형 광원;
    상기 구형 광원이 미리 지정된 기준 각도로 회전될 때마다 상기 구형 광원의 내부 일부 영역을 촬영하여 다수의 이미지 데이터들을 생성하고, 상기 이미지 데이터들을 제어 장치로 순차적으로 전송하는 카메라 모듈; 및
    상기 이미지 데이터들을 합성하여 합성 이미지 데이터를 생성하며, 미리 저장된 기준 이미지 데이터들을 합성하여 기준 합성 이미지 데이터를 생성하고, 렌즈 쉐이딩 보정을 위하여 상기 합성 이미지 데이터와 상기 기준 합성 이미지 데이터를 합성하여 최종 합성 이미지 데이터를 생성하고, 상기 최종 합성 이미지 데이터를 이용하여 상기 구형 광원의 균일도를 계산하여 표시하는 상기 제어 장치를 포함하고,
    상기 제어 장치는,
    빛의 밝기 별로 다수의 기준 이미지 데이터들을 미리 저장하는 메모리;
    통신부;
    표시부; 및
    상기 통신부를 통해 상기 카메라 모듈로부터 이미지 데이터를 수신하며, 상기 이미지 데이터의 평균 그레이 레벨이 미리 지정된 기준 그레이 레벨인 경우, 상기 메모리에 상기 이미지 데이터를 저장하고, 상기 메모리에 저장된 다수의 이미지 데이터들의 개수가 미리 지정된 기준 개수인 경우, 상기 이미지 데이터들을 합성하여 합성 이미지 데이터를 생성하며, 상기 구형 광원에서 발산하는 빛의 밝기를 고려하여 상기 저장된 기준 이미지 데이터들 중에서 다수의 기준 이미지 데이터들을 선택하고, 상기 선택된 기준 이미지 데이터들을 합성하여 상기 기준 합성 이미지 데이터를 생성하며, 렌즈 쉐이딩 보정을 위하여 상기 합성 이미지 데이터와 상기 기준 합성 이미지 데이터를 합성하여 최종 합성 이미지 데이터를 생성하며, 상기 최종 합성 이미지 데이터를 이용하여 상기 구형 광원의 균일도를 계산하여 상기 표시부에 표시하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광원의 균일도를 검사하는 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 평균 그레이 레벨이 상기 기준 그레이 레벨이 아닌 경우, 상기 이미지 데이터를 삭제하며, 다음 이미지 데이터의 평균 그레이 레벨이 상기 기준 그레이 레벨에 도달하도록 상기 카메라 모듈의 노출값을 변경하고, 상기 통신부를 통해 상기 카메라 모듈로부터 상기 변경된 노출값에 따라 촬영된 이미지 데이터를 수신하는 것을 특징으로 하는 광원의 균일도를 검사하는 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 이미지 데이터들의 개수가 상기 기준 개수가 아닌 경우, 상기 구형 광원이 사용자에 의해 상기 기준 각도로 회전되는 경우, 상기 통신부를 통해 상기 카메라 모듈로부터 이미지 데이터를 수신하는 것을 특징으로 하는 광원의 균일도를 검사하는 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 최종 합성 이미지 데이터에 포함된 스팟 위치가 유효 영역인 경우, 상기 최종 합성 이미지 데이터를 이용하여 상기 균일도를 계산하는 것을 특징으로 하는 광원의 균일도를 검사하는 장치.
  6. 카메라 모듈이, 구형 광원이 미리 지정된 기준 각도로 회전될 때마다 상기 구형 광원의 내부 일부 영역을 촬영하여 다수의 이미지 데이터들을 생성하는 과정,
    상기 카메라 모듈이, 상기 이미지 데이터들을 제어 장치로 순차적으로 전송하는 과정,
    상기 제어 장치가, 상기 이미지 데이터들을 합성하여 합성 이미지 데이터를 생성하고, 미리 저장된 기준 이미지 데이터들을 합성하여 기준 합성 이미지 데이터를 생성하는 과정,
    상기 제어 장치가, 렌즈 쉐이딩 보정을 위하여 상기 합성 이미지 데이터와 상기 기준 합성 이미지 데이터를 합성하여 최종 합성 이미지 데이터를 생성하는 과정, 및
    상기 제어 장치가, 상기 최종 합성 이미지 데이터를 이용하여 상기 구형 광원의 균일도를 계산하여 표시하는 과정을 포함하고,
    상기 기준 합성 이미지 데이터를 생성하는 과정은,
    통신부를 통해 상기 카메라 모듈로부터 이미지 데이터를 수신하는 과정,
    상기 이미지 데이터의 평균 그레이 레벨이 미리 지정된 기준 그레이 레벨인 경우, 메모리에 상기 이미지 데이터를 저장하는 과정,
    상기 메모리에 저장된 다수의 이미지 데이터들의 개수가 미리 지정된 기준 개수인 경우, 상기 이미지 데이터들을 합성하여 합성 이미지 데이터를 생성하는 과정,
    상기 구형 광원에서 발산하는 빛의 밝기를 고려하여 상기 저장된 기준 이미지 데이터들 중에서 다수의 기준 이미지 데이터들을 선택하는 과정, 및
    상기 선택된 기준 이미지 데이터들을 합성하여 상기 기준 합성 이미지 데이터를 생성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 광원의 균일도를 검사하는 방법.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 평균 그레이 레벨이 상기 기준 그레이 레벨이 아닌 경우, 상기 이미지 데이터를 삭제하며, 다음 이미지 데이터의 평균 그레이 레벨이 상기 기준 그레이 레벨에 도달하도록 상기 카메라 모듈의 노출값을 변경하는 과정, 및
    상기 통신부를 통해 상기 카메라 모듈로부터 상기 변경된 노출값에 따라 촬영된 이미지 데이터를 수신하는 과정을 더 포함하는 광원의 균일도를 검사하는 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 이미지 데이터들의 개수가 상기 기준 개수가 아닌 경우, 상기 구형 광원이 사용자에 의해 상기 기준 각도로 회전되는 경우, 상기 통신부를 통해 상기 카메라 모듈로부터 이미지 데이터를 수신하는 과정을 더 포함하는 광원의 균일도를 검사하는 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 구형 광원의 균일도를 계산하여 표시하는 과정은,
    상기 최종 합성 이미지 데이터에 포함된 스팟 위치가 유효 영역인 경우, 상기 최종 합성 이미지 데이터를 이용하여 상기 균일도를 계산하는 과정을 특징으로 하는 광원의 균일도를 검사하는 방법.
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