KR102655377B1 - 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치 및 측정 방법 - Google Patents

Abstract

일 실시예는, 외부로부터의 광을 수광하는 이미징 카메라, 상기 광의 스펙트럼 데이터 측정하는 분광계, 상기 광을 반사시켜 상기 이미징 카메라로 향하게 하는 제1 위치와 상기 광의 진행 경로에서 벗어난 제2 위치 사이를 이동가능하도록 구성되는 이동 미러 및 상기 이동 미러가 상기 제2 위치에 마련되는 경우에 상기 광이 입사되는 위치에 마련되어 상기 광의 일부는 반사시켜 상기 이미징 카메라로 향하게 하고, 상기 광의 나머지 일부는 통과시켜 상기 분광계로 전달하는 조리개를 포함하는, 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치를 제공한다.
일 실시예에 따른 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치는 측정 대상인 외부 광원의 종류가 바뀌더라도, 또 다시 휘도 파라미터값을 구하지 않고, 저장된 휘도 파라미터값을 이용하여, 외부 광원에 대한 휘도 분포를 계산할 수 있다. 이처럼, 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치는 한번 계산된 휘도 파라미터값을 이용하여 다양한 종류의 외부 광원에 대한 휘도 분포 계산을 수행할 수 있으므로, 외부 광원의 종류가 바뀔 때마다 교정을 요하는 장치에 비해, 보다 신속한 외부 광원의 균일도 및 특성 측정을 수행할 수 있다.

Description

분광복사휘도 및 이미지 측정 장치 및 측정 방법{Apparatus and method for measuring spectral radiance luminance and image}

본 개시는 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치 및 측정 방법에 관한 것이다.

사람의 색 인식을 바탕으로 만들어진 색매칭함수(Color Matching Function)는 빨강색, 초록색, 청색에 대응되는 수학적인 함수들이며, 검사하고자 하는 대상물체의 색에 대한 분광전력분포(Spectral Power Distribution) 함수와 결합되어 색채휘도(Chromatic-luminance)를 계산할 수 있다. 색 분석 검사 시스템에서는 색매칭함수가 3가지 종류의 필터들과 대응되며 이들 3가지 색을 독립적으로 인식할 수 있도록 광센서(CCD 카메라) 앞에 이들 필터를 넣어 시스템이 마치 사람의 눈 감각과 비슷하게 만든 것이다(Colorimetry of displays, Bentham Instruments Ltd, January 1997, 45쪽). 이러한 색 분석 검사 시스템을 수행하는 색채휘도계는 KR 10-2015-0137196 등에서 설명된 바 있다.

한편, 이미지를 촬상함과 동시에 이미지를 이루는 화소 마다의 광의 강도(intensity)를 측정하는 대면휘도계가 알려져 있다. 이러한 대면휘도계는 이미징 카메라를 이용하여 이미지를 촬상한다. 대면휘도계는 이미지를 촬상함과 동시에 광의 강도를 측정함으로써 휘도 분포를 측정하기 때문에 휘도 분포 측정 속도가 비교적 빠르긴 하나, 이미징 카메라의 촬상 소자 설계 오류 등에 따라 정확도가 떨어질 수 있다. 나아가, 입사광에 대한 스펙트럼 분석을 통해 휘도 분포를 측정하는 분광복사 휘도계는 대면휘도계에 비하여 교정의 정확성이 높은 대신, 스펙트럼 정보를 도출해야한다는 점에서 측정 속도가 느린 단점이 있다.

본 개시에 따른 예시적인 실시예를 통해 신속성과 정확성을 향상시킨 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치 및 측정 방법을 제공하고자 한다.

일 실시예는,

외부로부터의 광을 수광하는 이미징 카메라, 상기 광의 스펙트럼 데이터 측정하는 분광계, 상기 광을 반사시켜 상기 이미징 카메라로 향하게 하는 제1 위치와 상기 광의 진행 경로에서 벗어난 제2 위치 사이를 이동가능하도록 구성되는 이동 미러 및 상기 이동 미러가 상기 제2 위치에 마련되는 경우에 상기 광이 입사되는 위치에 마련되어 상기 광의 일부는 반사시켜 상기 이미징 카메라로 향하게 하고, 상기 광의 나머지 일부는 통과시켜 상기 분광계로 전달하는 조리개를 포함하는, 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치를 제공한다.

상기 이미징 카메라는 상기 조리개의 제1 측에 마련되고, 상기 분광계는 상기 조리개의 상기 제1 측과 다른 제2 측에 마련될 수 있다.

상기 제1 측은 상기 조리개에 대한 입사광 중에서 상기 조리개에 의해 반사되는 광이 향하는 방향이고, 상기 제2 측은 상기 조리개에 대한 입사광 중에서 상기 조리개를 통과한 광이 향하는 방향일 수 있다.

상기 제1 위치는 상기 조리개의 전면 측이고, 상기 제1 위치에 마련되는 상기 이동 미러에 의해 상기 광의 상기 조리개로의 진행이 차단될 수 있다.

상기 조리개는 상기 광의 적어도 일부를 통과시키는 홀을 포함할 수 있다.

상기 이미징 카메라는 오토 포커싱 기능을 가질 수 있다.

상기 이미징 카메라는, 상기 이동 미러가 상기 제1 위치에 마련되는 경우에 상기 이동 미러에 대해 초점이 맞춰지도록 동작하고, 상기 이동 미러가 상기 제2 위치에 마련되는 경우에는 상기 조리개에 대해 초점이 맞춰지도록 동작할 수 있다.

상기 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치는, 상기 이미징 카메라와 상기 분광계에 의해 측정된 광학 데이터를 처리하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 이미징 카메라에 의해 얻어진 광학 데이터와 상기 분광계에 의해 얻어진 광의 스펙트럼 데이터에 의한 분광복사휘도 데이터를 이용하여, 상기 이미징 카메라가 수광한 상기 광에 의한 이미지의 휘도 분포를 계산할 수 있다.

상기 이미징 카메라는 12비트 이상의 모노 카메라를 포함할 수 있다.

상기 분광복사 및 이미지 측정 장치는, 상기 이미징 카메라, 상기 이동 미러 및 상기 조리개가 장착되는 제1 몸체 및 상기 제1 몸체에 장착되는 상기 이동 미러 및 상기 조리개를 덮는 제2 몸체를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 몸체와 상기 제2 몸체는 일체로 결합될 수 있다.

분광복사 및 이미지 측정 장치는, 상기 외부로부터의 광을 집광하여 상기 제1 위치에 마련되는 이동 미러 또는 상기 조리개 측에 전달하는 광학계를 더 포함할 수 있다.

다른 일 실시예는,

외부로부터의 광에 의한 이미지를 촬상하는 단계, 상기 이미지를 복수 개의 서브 영역으로 나누고, 상기 복수 개의 서브 영역 각각에 대한 복수 개의 광학 데이터값을 획득하는 단계, 상기 이미지의 복수 개의 서브 영역 중 제1 서브 영역의 분광복사휘도를 측정하는 단계 및 상기 이미지의 복수 개의 서브 영역 각각에 대한 복수 개의 광학 데이터값과 상기 제1 서브 영역의 분광복사휘도와 관련된 데이터값를 이용하여 상기 이미지의 휘도 분포를 계산하는 단계를 포함하는, 분광복사휘도 및 이미지 측정 방법을 제공한다.

상기 이미지의 휘도 분포를 계산하는 단계는,

상기 제1 서브 영역의 상기 광학 데이터값을 상기 제1 서브 영역의 분광복사휘도와 관련된 데이터값으로 나누어 휘도 파라미터값을 계산하는 단계 및 상기 휘도 파라미터값을 상기 이미지의 복수 개의 서브 영역 각각의 상기 복수 개의 광학 데이터값 각각에 곱함으로써 상기 이미지의 휘도 분포를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 복수 개의 서브 영역 각각에 대한 복수 개의 광학 데이터값은 상기 복수 개의 서브 영역 각각을 형성하는 상기 광의 강도일 수 있다.

상기 이미지를 촬상하는 단계 및 상기 복수 개의 광학 데이터값을 획득하는 단계는 복수 개의 촬상 소자를 포함하는 이미징 카메라에 의해 수행될 수 있다.

상기 복수 개의 광학 데이터값을 획득하는 단계에서는, 상기 복수 개의 촬상 소자 중 상기 제1 서브 영역에 대응되는 제1 촬상 소자를 상기 복수 개의 서브 영역 상에 순차적으로 위치시키며 상기 제1 촬상 소자를 이용하여 상기 복수 개의 서브 영역 각각에 대한 복수 개의 광학 데이터값을 순차적으로 획득할 수 있다.

상기 이미지의 휘도 분포를 계산하는 단계는, 상기 제1 서브 영역의 상기 광학 데이터값을 상기 제1 서브 영역의 분광복사휘도와 관련된 데이터값으로 나누어 휘도 파라미터값을 계산하는 단계 및 상기 휘도 파라미터값을 상기 이미지의 복수 개의 서브 영역 각각의 상기 복수 개의 광학 데이터값 각각에 곱함으로써 상기 이미지의 휘도 분포를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 분광복사휘도 및 이미지 측정 방법은, 상기 이미지를 촬상하는 단계 이전에, 상기 이미지의 상기 복수 개의 서브 영역 각각에 대한 복수 개의 광학 데이터를 보정하기 위한 보정 인자를 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 분광복사휘도 및 이미지 측정 방법은, 상기 이미지의 휘도 분포를 계산하는 단계 이전에, 상기 복수 개의 광학 데이터값에 상기 보정 인자를 곱함으로써, 상기 복수 개의 광학 데이터값을 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 이미지의 휘도 분포를 계산하는 단계는, 상기 제1 서브 영역의 상기 광학 데이터값을 상기 제1 서브 영역의 분광복사휘도와 관련된 데이터값으로 나누어 휘도 파라미터값을 계산하는 단계 및 상기 휘도 파라미터값을 상기 이미지의 복수 개의 서브 영역 각각의 상기 보정된 복수 개의 광학 데이터값 각각에 곱함으로써 상기 이미지의 휘도 분포를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 보정 인자를 산출하는 단계는,

상기 복수 개의 촬상 소자를 이용하여 기준 이미지의 복수 개의 서브 영역 각각에 대한 복수 개의 제1 광학 데이터를 획득하는 단계, 상기 복수 개의 촬상 소자 중 상기 기준 이미지의 제1 서브 영역에 대응되는 제1 촬상 소자를 상기 기준 이미지의 상기 복수 개의 서브 영역 상에 순차적으로 위치시키며 상기 제1 촬상 소자를 이용하여 상기 기준 이미지의 상기 복수 개의 서브 영역 각각에 대해 상기 복수 개의 제1 광학 데이터와 다른 복수 개의 제2 광학 데이터를 순차적으로 획득하는 단계 및 상기 기준 이미지에 대한 상기 복수 개의 제2 광학 데이터를 상기 복수 개의 제1 광학 데이터로 각각 나누어 상기 기준 이미지의 상기 복수 개의 서브 영역 각각에 대한 보정 인자를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.

본 개시에 따른 예시적인 실시예에 따라 이미지를 촬상하는 이미징 카메라와 촬상된 이미지의 일부 영역에 대한 분광복사휘도를 측정하는 분광계를 포함함으로써, 신속성과 정확성이 향상된 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치 및 측정 방법을 제공할 수 있다.

본 개시에 따른 예시적인 실시예에 따라 측정 대상 광에 의한 이미지를 촬상하고, 촬상된 이미지의 일부 영역에 대한 분광복사휘도를 측정하는 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치 및 측정 방법을 제공할 수 있다.

본 개시에 따른 예시적인 실시예에 따라 촬상한 이미지에 대한 광의 강도 및 분광복사휘도와 관련된 데이터값을 이용하여 이미지의 휘도 분포를 효율적으로 계산할 수 있는 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치 및 측정 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치의 제1 상태를 간략하게 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치의 제2 상태를 간략하게 도시한 것이다.
도 3은 비교예에 따른 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치의 제1 상태 및 제2 상태에서 촬상한 이미지를 보여주기 위한 것이다.
도 4는 일 실시예에 따른 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치의 제1 상태 및 제2 상태에서 촬상한 이미지를 보여주기 위한 것이다.
도 5는 다른 실시예에 따른 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치의 예시적인 구성을 간략하게 도시한 것이다.
도 6은 도 5의 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치의 예시적인 구성을 다른 측면에서 간략하게 도시한 것이다.
도 7은 일 실시예에 따른 분광복사휘도 및 이미지 측정 방법을 나타내는 순서도이다.
도 8은 도 7의 분광복사휘도 및 이미지 측정 방법에 따라 촬상된 이미지에 대해 광학 데이터를 획득하는 방법을 설명하기 위한 것이다.
도 9는 도 7의 분광복사휘도 및 이미지 측정 방법에 따라 쵤상된 이미지의 분광복사휘도를 측정하는 방법을 설명하기 위한 것이다.
도 10은 도 7의 분광복사휘도 및 이미지 측정 방법에 따라 촬상된 이미지의 휘도 분포를 계산하는 방법을 설명하기 위한 것이다.
도 11은 도 10의 촬상된 이미지의 휘도 분포를 계산하는 방법에 따라 얻어진 휘도 분포 정보를 포함하는 이미지를 간략하게 도시한 것이다.
도 12는 도 7 내지 도 11을 참조하여 설명한 분광복사휘도 및 이미지 측정 방법에 따라 얻어진 데이터를 표시한 표이다
도 13은 도 7의 분광복사휘도 및 이미지 측정 방법에 포함될 수 있는 복수 개의 광학 데이터값을 획득하는 단계의 다른 실시예를 설명하기 위한 순서도이다.
도 14는 도 7 및 도 13을 참조하여 설명한 분광복사휘도 및 이미지 측정 방법에 따라 얻어진 데이터를 표시한 표이다.
도 15는 다른 일 실시예에 따른 분광복사휘도 및 이미지 측정 방법을 나타내는 순서도이다.
도 16은 도 15의 분광복사휘도 및 이미지 측정 방법에 포함될 수 있는 보정 인자를 산출하는 단계를 설명하기 위한 순서도이다.
도 17은 도 15 및 도 16을 참조하여 설명한 분광복사휘도 및 이미지 측정 방법에 따라 얻어진 데이터를 표시한 표이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 다양한 실시예에 따른 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치 및 측정 방법에 대해 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다. 한편, 이하에 설명되는 실시예들은 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다.

이하에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

“상기”의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 한정되는 것은 아니다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

도 1은 일 실시예에 따른 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치(100)의 제1 상태를 간략하게 도시한 것이다. 도 2는 도 1의 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치(100)의 제2 상태를 간략하게 도시한 것이다.

분광복사휘도 및 이미지 측정 장치(100)는 이미징 카메라(10)를 이용하여 측정한 외부 광원(LS)으로부터의 이미지의 광학 데이터와 분광계(20)를 이용하여 측정한 이미지의 일부 서브 영역에 대한 분광복사휘도 데이터를 이용하여 휘도 파라미터값을 계산할 수 있다.

분광복사휘도 및 이미지 측정 장치(100)는 휘도 파라미터값을 메모리(미도시)에 저장할 수 있다. 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치(100)는 측정 대상인 외부 광원(LS)의 종류가 바뀌더라도, 또 다시 휘도 파라미터값을 구하지 않고, 저장된 휘도 파라미터값을 이용하여, 외부 광원(LS)에 대한 휘도 분포를 계산할 수 있다. 이처럼, 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치(100)는 한번 계산된 휘도 파라미터값을 이용하여 다양한 종류의 외부 광원(LS)에 대한 휘도 분포 계산을 수행할 수 있으므로, 외부 광원(LS)의 종류가 바뀔 때마다 교정을 요하는 장치에 비해, 보다 신속한 외부 광원(LS)의 균일도 및 특성 측정을 수행할 수 있다. 이하에서는 도 1 내지 도 17을 참조하여 다양한 실시예에 따른 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치 및 측정 방법에 대해 설명한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치(100)는 외부로부터의 광을 수광하는 이미징 카메라(10), 외부로부터의 광의 스펙트럼 데이터를 측정하는 분광계(20), 외부로부터의 광의 적어도 일부를 이미징 카메라(10) 또는 분광계(20)로 선택적으로 전달하는 광 분할기(30)를 포함할 수 있다.

광 분할기(30)는 외부로부터의 광을 반사시켜 이미징 카메라(10)로 향하게 하는 제1 위치와 광의 진행 경로에서 벗어난 제2 위치 사이를 이동가능하도록 구성되는 이동 미러(31), 이동 미러(31)가 제2 위치에 마련되는 경우에 외부로부터의 광이 입사되는 위치에 마련되어 광의 일부는 반사시켜 이미징 카메라(10)로 향하게 하고, 광의 나머지 일부는 통과시켜 분광계(20)로 전달하는 조리개(32)를 포함할 수 있다.

또한, 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치(100)는 이미징 카메라(10)와 분광계(20)에 의해 측정된 광학 데이터를 처리하도록 외부에 마련된 제어부(40)와 통신부(미도시)를 통해 서로 연결될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 제어부(40)는 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치(100) 내부에 장착될 수도 있다.

나아가, 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치(100)는 외부로부터의 광을 집광하여 제1 위치에 마련되는 이동 미러(31) 또는 조리개(32) 측에 전달하는 광학계(60)를 더 포함할 수 있다. 광학계(60)는 단일의 렌즈로 구성되거나 복수의 렌즈로 구성되는 렌즈 시스템을 포함할 수 있으며 특정 실시예에 한정되지 않는다.

이미징 카메라(10)는 외부로터의 광을 수광할 수 있다. 이에 따라, 이미징 카메라(10)는 외부로부터의 광에 의한 이미지를 촬상할 수 있다. 예를 들어, 이미징 카메라(10)는 영상을 생성하는 외부 광원(LS)으로부터 방출되는 광에 의한 이미지를 촬상할 수 있다. 외부 광원(LS)은 OLED, LCD 등의 디스플레이 장치를 포함할 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 외부 광원(LS)은 다양한 종류의 영상 생성 장치를 포함할 수 있다.

이미징 카메라(10)는 CMOS, CCD를 비롯한 일체의 촬상 소자를 포함할 수 있으며 특정 실시예에 한정되지 않는다. 예를 들어, 이미징 카메라(10)는 12비트 이상의 모노 카메라를 포함할 수 있다. 이 경우, 12비트 이상의 모노 카메라의 이미징 카메라(10)는 8비트 모노 카메라에 비해 비교적 높은 해상도의 이미지를 촬상할 수 있다. 예를 들어, 이미징 카메라(10)는 2304 x 1536의 해상도를 가지는 이미지를 촬상할 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 이미징 카메라(10)는 다양한 종류의 카메라를 포함할 수 있다.

이미징 카메라(10)는 외부로부터의 광에 의한 이미지를 촬상함과 동시에, 촬상된 이미지를 복수 개의 서브 영역으로 나누고, 복수 개의 서브 영역 각각에 대한 복수 개의 광학 데이터값을 획득할 수 있다. 여기서, 광학 데이터값이란 촬상된 이미지를 형성하는 외부로부터의 광의 강도(intensity)를 의미할 수 있다. 이와 같이, 이미징 카메라(10)는 이미지를 촬상함과 동시에 이미지를 형성하는 외부로부터의 광의 강도를 측정할 수 있다. 이미징 카메라(10)가 촬상한 이미지는 제어부(40)로 전달될 수 있다.

분광계(20)는 외부로부터 수광한 광의 스펙트럼 데이터를 측정할 수 있다. 분광계(20)는 미러, 회절 격자 등의 다양한 광학계(미도시)를 포함할 수 있다. 분광계(20)에 의해 수광된 광은 분광계(20)에 포함된 다양한 광학계를 통해서 파장별로 분광될 수 이다. 파장별로 나누어진 광은 분광계(20)에 포함된 수광 소자 어레이(미도시)를 통해 수광될 수 있다. 분광계(20)에 포함된 수광 소자 어레이는 수광된 광의 스펙트럼 데이터를 측정할 수 있다. 분광계(20)의 수광 소자 어레이에 의해 측정된 광의 스펙트럼 데이터는 제어부(40)로 전달되고, 제어부(40)는 분광계(20)로부터 전달된 광의 스펙트럼 데이터를 이용하여 수광된 광의 분광복사휘도를 계산할 수 있다.

광 분할기(30)는 외부 광원(LS)으로부터 방출되어 광학계(60)를 통해 입사한 광을 이미징 카메라(10) 또는 분광계(20)로 전달할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 광 분할기(30)는 입사광의 진행 경로 상에 순차적으로 놓인 이동 미러(31)와 조리개(32)를 포함할 수 있다. 이 경우, 입사광에 대한 이동 미러(31)와 조리개(32)의 입사면은 입사광의 진행 경로에 대해 약 45°만큼 기울어지도록 형성될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 이동 미러(31)와 조리개(32)의 입사면의 입사광의 진행 경로에 대한 기울기는 다양하게 조절될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 이동 미러(31)가 제1 위치에 마련되는 경우, 입사광은 이동 미러(31)에 의해 반사되고, 입사광의 진행 경로는 변경될 수 있다. 여기서 제1 위치는 조리개(32)의 전면 측일 수 있다. 이에 따라, 제1 위치에 마련되는 이동 미러(31)에 의해 입사광의 조리개(32)로의 진행이 차단될 수 있다. 이동 미러(31)가 제1 위치에 마련되는 경우를 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치(100)가 제1 상태에 놓이는 경우라 할 수 있다.

이미징 카메라(10)는 제1 위치에 마련되는 이동 미러(31)에 의해 반사되는 광이 향하는 제1 측에 마련될 수 있다. 이에 따라, 제1 위치에 마련되는 이동 미러(31)에 의해 반사되는 광은 이미징 카메라(10)에 의해 수광될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 이동 미러(31)가 입사광의 진행 경로에서 벗어난 제2 위치에 마련되는 경우, 입사광은 조리개(32)로 진행할 수 있다. 예를 들어, 이동 미러(31)는 제1 위치에서 평행이동되어 제2 위치에 마련될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 위치는 입사광의 진행 경로에서 벗어난 다양한 위치 중 어느 하나일 수 있다. 이동 미러(31)가 제2 위치에 마련되는 경우를 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치(100)가 제2 상태에 놓이는 경우라 할 수 있다.

이동가능하도록 형성되는 이동 미러(31)와 달리, 조리개(32)는 분광계(20)에 대해서 고정된 위치에 마련될 수 있다. 예를 들어, 외부 광원(LS)으로부터 방출되는 광의 진행 경로 상에 조리개(32)와 분광계(20)가 순차적으로 마련될 수 있다. 이에 따라, 조리개(32)와 분광계(20)가 일직선 상에 나란하게 배열될 수 있다.

조리개(32)는 입사광의 적어도 일부를 통과시키는 홀(H)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 조리개(32)의 중앙에 홀(H)이 형성되고, 이 홀(H)을 통해 입사광의 적어도 일부가 통과할 수 있다. 조리개(32)의 홀(H)을 둘러싸는 입사광에 대한 입사면은 입사광을 반사시키도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 조리개(32)로 입사한 입사광의 일부는 홀(H)을 통과하고, 나머지 일부는 조리개(32)의 입사면에 의해 반사되어 그 진행 경로가 변경될 수 있다.

이동 미러(31)가 입사광의 진행 경로에서 벗어난 제2 위치에 마련되는 경우, 입사광은 조리개(32)로 입사할 수 있다. 조리개(32)에 의해 반사된 입사광의 일부는 제1 측에 마련되는 이미징 카메라(10)로 전달되고, 입사광의 나머지 일부는 조리개(32)의 홀(H)을 통과하여 제2 측에 마련되는 분광계(20)로 전달될 수 있다. 여기서 제1 측은 조리개(32)에 대한 입사광 중에서 조리개(32)에 의해 반사되는 광이 향하는 방향으로 정의될 수 있다. 이에 따라, 이동 미러(31)가 제1 위치에 마련된 경우, 이동 미러(31)에 의해 반사되는 입사광의 진행 방향과 이동 미러(31)가 제2 위치에 마련된 경우, 조리개(32)에 의해 반사되는 입사광의 진행 방향은 동일할 수 있다. 또한, 제2 측은 조리개(32)에 대한 입사광 중에서 조리개(32)를 통과한 일부의 광이 향하는 방향일 수 있다.

이에 따라, 이동 미러(31)가 제2 위치에 마련된 경우, 조리개(32)에 대한 입사광 중 일부는 조리개(32)에 의해 반사되어 이미징 카메라(10)로 전달되고, 나머지 일부는 조리개(32)의 홀(H)을 통과하여 분광계(20)로 전달될 수 있다. 이 경우, 이미징 카메라(10)가 수광하는 광에 의한 이미지는 일부 영역에 암점을 포함할 수 있다. 이 암점은 입사광의 일부가 홀(H)을 통과하여 분광계(20)로 향하므로, 이미징 카메라(10)로 입사광의 일부가 반사되지 못하므로 발생하는 것이다.

한편, 이미징 카메라(10)는 오토 포커싱(auto-focusing) 기능을 가질 수 있다. 예를 들어, 이미징 카메라(10)는 이동 미러(31)가 제1 위치에 마련되는 경우에 이동 미러(31)에 대해 초점이 맞춰지도록 동작하고, 이동 미러(31)가 제2 위치에 마련되는 경우에는 조리개(32)에 대해 초점이 맞춰지도록 동작할 수 있다. 이미징 카메라(10)의 오토 포커싱 기능은 제어부(40)에 의해서 제어될 수 있다.

제어부(40)는 분광계(20)가 측정한 광 스펙트럼 데이터를 이용하여 이미징 카메라(10)가 촬상한 이미지의 휘도 분포를 계산할 수 있다. 예를 들어, 제어부(40)는 분광계(20)에 의해 측정된 광의 스펙트럼 데이터를 이용하여, 수광된 광의 분광복사휘도를 계산할 수 있다. 제어부(40)는 계산된 분광복사휘도 데이터와 이미징 카메라(10)에 의해 얻어진 광학 데이터를 이용하여 이미징 카메라(10)가 수광한 광에 의한 이미지의 휘도 분포를 계산할 수 있다.

분광계(20)에는 조리개(32)의 홀(H)을 통과한 입사광의 일부만이 입사하므로, 분광계(20)가 측정한 광 스펙트럼 데이터는 입사광의 일부에 대한 데이터일 수 있다. 이에 따라, 분광계(20)는 입사광에 의한 이미지 중 일부 영역에 대한 광 스펙트럼 데이터를 측정할 수 있고, 제어부(40)는 입사광에 의한 이미지 중 일부 영역에 대한 분광복사휘도를 계산할 수 있다.

한편, 제1 위치에 마련되는 이동 미러(31)에 의해서 입사광이 전부 반사되어 이미징 카메라(10)로 전달될 수 있다. 이에 따라, 이미징 카메라(10)는 입사광 전부에 의한 이미지를 촬상할 수 있다. 이와 동시에, 이미징 카메라(10)는 촬상된 이미지를 형성하는 광의 강도를 측정할 수 있다.

제어부(40)는 이미징 카메라(10)에 의해 측정된 광의 강도와 분광계(20)에 의해 측정된 광 스펙트럼 데이터에 따른 분광복사휘도 데이터를 이용하여 이미징 카메라(10)에 의해 촬상된 이미지의 휘도 분포를 계산할 수 있다. 예를 들어, 분광계(20)에 의해 측정된 광 스펙트럼 데이터에 따른 분광복사휘도가 300단위로 측정될 수 있다. 이 경우, 분광계(20)로 수광된 광은 이미징 카메라(10)에서 촬상된 이미지의 제1 서브 영역을 형성하는 광일 수 있다. 또한, 이미징 카메라(10)에 의해 촬상된 이미지 중에서 제1 서브 영역의 광의 강도가 100단위로 측정될 수 있다. 제어부(40)는 이미징 카메라(10)에 의해 촬상된 이미지의 제1 서브 영역의 100단위의 광의 강도를 300단위의 분광복사휘도로 나누어 휘도 파라미터값을 계산할 수 있다. 이 경우, 제어부(40)에 의해 계산된 휘도 파라미터값은 1/3이다. 제어부(40)는 이미징 카메라(10)에 의해 촬상된 이미지의 모든 서브 영역의 광의 강도 각각에 대해 휘도 파라미터값을 곱함으로써, 모든 서브 영역에 대한 분광복사휘도를 계산할 수 있다. 이와 같은 방식으로, 제어부(40)는 이미징 카메라(10)에 의해 촬상된 이미지의 모든 서브 영역에 대한 분광복사휘도를 계산할 수 있고, 이를 이용하여 이미지의 휘도 분포를 계산할 수 있다.

이와 같이, 비교적 높은 정확도를 가지는 분광계(20)와 조리개(32)를 이용하여 이미지의 일부 서브 영역에 대한 분광복사휘도를 구함으로써, 이미지 전체에 대한 분광복사휘도를 구하는 경우보다 신속하게 분광복사휘도를 구할 수 있다. 또한, 이미지의 일부 서브 영역에 대한 분광복사휘도를 이용하여 도출한 휘도 파라미터값을, 높은 신속성을 가지는 이미징 카메라(10)를 이용하여 촬상한 이미지 전체에 대한 광의 강도에 대해 적용함으로써 이미지의 휘도 분포를 보다 효율적으로 구할 수 있다.

도 3은 비교예에 따른 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치의 제1 상태 및 제2 상태에서 촬상한 이미지를 보여주기 위한 것이다. 도 4는 도 1 및 도 2의 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치(100)의 제1 상태 및 제2 상태에서 촬상한 이미지를 보여주기 위한 것이다. 도 3의 결과는 12비트 보다 낮은 비트 수를 가지며, 오토 포커싱 기능을 가지지 않는 이미징 카메라(10)를 포함하는 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치(100)를 이용한 경우에 따른 것이다. 설명의 편의를 위하여 도 3의 결과를 설명할 때, 도 1 및 도 2의 도시된 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치(100)의 구성을 차용하여 설명한다.

도 3(a)을 참조하면, 비교예에 따른 이미징 카메라(10)는 제1 위치에 마련되는 이동 미러(31)에 의해 반사되어 입사한 광에 의한, 예를 들어, 소정의 문자를 포함하는 제1 이미지를 촬상할 수 있다. 도 3(b)를 참조하면, 비교예에 따른 이미징 카메라(10)는 이동 미러(31)가 제2 위치에 마련되는 경우에 조리개(32)에 의해 반사되어 입사한 광에 의한, 예를 들어, 소정의 문자와 암점을 포함하는 제2 이미지를 촬상할 수 있다.

비교예에 따른 이미징 카메라(10)는 오토 포커싱 기능을 가지지 않으므로, 제1 이미지와 제2 이미지의 선명도는 서로 다를 수 있다. 이 경우, 제1 이미지와 제2 이미지를 비교하여 제1 이미지의 휘도 분포를 계산하는 데에 어려움이 따를 수 있다.

또한, 비교예에 따른 이미징 카메라(10)는 12비트보다 낮은 비트 수를 가지므로, 제1 이미지 및 제2 이미지의 해상도는 본 개시의 일 실시예에 따른 12비트의 이미징 카메라(10)에 의해 촬상되는 이미지의 해상도보다 낮을 수 있다. 이에 따라, 점선원으로 표시된 바와 같이, 이동 미러(31)와 조리개(32)의 서로 다른 위치에 따른 이미지 쉬프트 현상에 의해서, 제1 이미지에서 보여지는 소정의 문자가 제2 이미지에서는 온전히 보이지 않게 될 수 있다.

도 4(a)를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 이미징 카메라(10)는 제1 위치에 마련되는 이동 미러(31)에 의해 반사되어 입사한 광에 의한, 예를 들어, 소정의 문자를 포함하는 제3 이미지를 촬상할 수 있다. 도 4(b)를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 이미징 카메라(10)는 이동 미러(31)가 제2 위치에 마련되는 경우에 조리개(32)에 의해 반사되어 입사한 광에 의한, 예를 들어, 소정의 문자와 암점을 포함하는 제4 이미지를 촬상할 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따른 이미징 카메라(10)는 오토 포커싱 기능을 가지므로, 제3 이미지와 제4 이미지의 선명도는 실질적으로 동일할 수 있다.

또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 이미징 카메라(10)는 12비트 이상의 모노 카메라를 포함할 수 있다. 이에 따라, 이동 미러(31)와 조리개(32)의 서로 다른 위치에 따른 이미지 쉬프트 현상이 일어나더라도, 제3 이미지에서 보여지는 소정의 문자가 제4 이미지에서도 온전히 보이게 될 수 있다. 이 경우, 제어부(40)는 도 4(a)의 제3 이미지에 대해 측정된 광의 강도 데이터와 도 4(b)의 제4 이미지의 암점의 원인이 되는, 분광계(20)가 수광한 광의 의한 분광복사휘도 데이터를 이용하여, 제3 이미지의 휘도 분포를 계산할 수 있다.

도 5는 다른 실시예에 따른 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치(110)의 예시적인 구성을 간략하게 도시한 것이다. 도 6은 도 5의 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치(110)의 예시적인 구성을 다른 측면에서 간략하게 도시한 것이다. 도 5 및 도 6의 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치(110)는 제1 몸체(70)와 제2 몸체(71)를 더 포함한다는 점을 제외하고는, 도 1 및 도 2의 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치(100)와 실질적으로 동일할 수 있다. 도 5 및 도 6을 설명함에 있어, 도 1 내지 도 4와 중복되는 내용은 생략한다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치(110)는 이미징 카메라(10), 이동 미러(31) 및 조리개(32)를 포함하는 광 분할기(30)가 장착되는 제1 몸체(70) 및 제1 몸체(70)에 장착되는 이동 미러(31) 및 조리개(32)를 덮는 제2 몸체(71)를 더 포함할 수 있다. 제1 몸체(70)와 제2 몸체(71)는 일체로 결합될 수 있다. 도 5 및 도 6에는 도시되지 않았으나, 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치(110)의 분광계(20)와 제어부(40)는 제2 몸체(71) 외부에 마련될 수 있다.

도 7은 일 실시예에 따른 분광복사휘도 및 이미지 측정 방법을 나타내는 순서도이다. 도 8은 도 7의 분광복사휘도 및 이미지 측정 방법에 따라 촬상된 이미지에 대해 광학 데이터를 획득하는 방법을 설명하기 위한 것이다. 도 9는 도 7의 분광복사휘도 및 이미지 측정 방법에 따라 쵤상된 이미지의 분광복사휘도를 측정하는 방법을 설명하기 위한 것이다. 도 10은 도 7의 분광복사휘도 및 이미지 측정 방법에 따라 촬상된 이미지의 휘도 분포를 계산하는 방법을 설명하기 위한 것이다. 도 11은 도 10의 촬상된 이미지의 휘도 분포를 계산하는 방법에 따라 얻어진 휘도 분포 정보를 포함하는 이미지를 간략하게 도시한 것이다. 도 12는 도 7 내지 도 11을 참조하여 설명한 분광복사휘도 및 이미지 측정 방법에 따라 얻어진 데이터를 표시한 표이다.

도 7 내지 도 11을 참조하여 설명하는 분광복사휘도 및 이미지 측정 방법은 도 1 및 도 2에 도시된 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치(100)에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치(100)에 포함되는 제어부(40)에 의해서 이하에서 설명하는 분광복사휘도 및 이미지 측정 방법이 수행될 수 있다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 분광복사휘도 및 이미지 측정 방법은 외부로부터의 광에 의한 이미지(IMG)를 촬상하는 단계(S101), 촬상된 이미지(IMG)를 복수 개의 서브 영역(A1~A9)으로 나누고, 복수 개의 서브 영역(A1~A9) 각각에 대한 복수 개의 광학 데이터값(i1~i9)을 획득하는 단계(S102), 이미지(IMG)의 복수 개의 서브 영역(A1~A9) 중 제1 서브 영역(A5)의 분광복사휘도를 측정하는 단계(S103) 및 이미지(IMG)의 복수 개의 서브 영역(A1~A9) 각각에 대한 복수 개의 광학 데이터값(i1~i9)과 제1 서브 영역(A5)의 분광복사휘도와 관련된 데이터값를 이용하여 이미지(IMG)의 휘도 분포를 계산하는 단계(S104)를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 분광복사휘도 및 이미지 측정 방법에서, 이미지를 촬상하는 단계(S101)와 영역별 광학 데이터값을 획득하는 단계(S102)가 동시에 일어날 수 있다. 예를 들어, 도 8을 참조하면, 이미징 카메라(10)를 이용하여 외부로부터의 광에 의한 이미지(IMG)를 촬상함과 동시에, 이미지(IMG)를 복수 개의 서브 영역(A1~A9)으로 나누고, 복수 개의 서브 영역(A1~A9) 각각에 대한 복수 개의 광학 데이터값(i1~i9)을 획득할 수 있다. 예를 들어, 이미징 카메라(10)는 복수 개의 촬상 소자를 포함할 수 있고, 복수 개의 서브 영역(A1~A9) 각각의 광학 데이터값(i1~i9)은 복수 개의 촬상 소자 각각에 의해서 각각 획득될 수 있다. 다시 말해, 복수 개의 서브 영역(A1~A9) 각각의 광학 데이터는 서로 다른 촬상 소자에 의해서 획득될 수 있다.

이 경우, 복수 개의 광학 데이터값(i1~i9)은 복수 개의 서브 영역(A1~A9) 각각을 형성하는 광의 강도일 수 있다.

이미지(IMG)의 복수 개의 서브 영역(A1~A9) 중 제1 서브 영역(A5)의 분광복사휘도를 측정하는 단계(S103)에서는, 도 9에 도시된 바와 같이, 일부 영역에 형성된 홀(H)을 포함하는 조리개(32)와 분광계(20)를 이용하여 외부로부터 입사하는 광에 의한 이미지(IMG) 중 일부에 대해서만 분광복사휘도를 측정할 수 있다.

도 9를 참조하면, 이미지(IMG)를 형성하는 외부로부터의 입사광 중 일부만이 조리개(32)의 홀(H)을 통과하여 분광계(20)로 수광될 수 있다. 이 경우, 분광계(20)로 수광되는 광은 이미지(IMG)의 제1 서브 영역(A5)을 형성하는 광일 수 있다.

도 10을 참조하면, 이미지(IMG)의 휘도 분포를 계산하는 단계(S104)는 제1 서브 영역(A5)의 광학 데이터값을 제1 서브 영역(A5)의 분광복사휘도와 관련된 데이터값으로 나누어 휘도 파라미터값을 계산하는 단계(S1041) 및 휘도 파라미터값을 이미지(IMG)의 복수 개의 서브 영역(A1~A9) 각각의 복수 개의 광학 데이터값(i1~i9) 각각에 곱함으로써 이미지(IMG)의 휘도 분포를 계산하는 단계(S1042)를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 복수 개의 광학 데이터값(i1~i9)은 복수 개의 서브 영역(A1~A9) 각각을 형성하는 광의 강도일 수 있다.

예를 들어, 도 11에 도시된 바와 같이, 제1 서브 영역(A5)의 분광복사휘도가 80.9nt로 측정될 수 있다. 나아가, 예를 들어, 제1 서브 영역(A5)의 광의 강도가 50단위로 측정될 수 있다. 이 경우, 휘도 파라미터값은 50/80.9 일 수 있다. 이 휘도 파라미터값을 이미지(IMG)의 모든 서브 영역(A1~A9)의 광의 강도에 대해 곱함으로써, 모든 서브 영역(A1~A9)에 대한 분광복사휘도를 계산할 수 있다. 예를 들어, 제2 서브 영역(A1)의 분광복사휘도는 제2 서브 영역(A1)의 광의 강도에 50/80.9를 곱함으로써, 108.9nt로 계산될 수 있다. 또한, 제3 서브 영역(A2)의 분광복사휘도는 제3 서브 영역(A2)의 광의 강도에 50/80.9를 곱함으로써, 96.3nt로 계산될 수 있다. 이와 같은 방식으로, 모든 서브 영역(A1~A9)에 대한 분광복사휘도가 계산될 수 있다.

도 11에 도시된 바와 같이, 모든 서브 영역(A1~A9)에 대한 분광복사휘도를 이미지(IMG)에 표시할 수 있다. 전술한 바와 같이, 모든 서브 영역(A1~A9) 각각의 분광복사휘도는 제1 서브 영역(A5)의 분광복사휘도를 기준으로 계산될 수 있다. 이미지(IMG) 상에는 제1 서브 영역(A5)의 분광복사휘도에 대한 모든 서브 영역(A1~A9)의 분광복사휘도의 비율이 퍼센트(%)로 표시될 수 있다. 이에 따라, 이미지(IMG)를 형성하는 광을 방출하는 외부 광원(LS)의 균일도가 확인될 수 있다.

도 12를 참조하면, 도 7의 분광복사휘도 및 이미지 측정 방법에 따라, 외부 광원(LS)으로부터의 광에 의한 이미지(IMG)에 대한 광학 데이터값 및 분광복사휘도를 활용하여 이미지(IMG)의 휘도 분포를 계산할 수 있다.

예를 들어, 도 12의 표에 표시된 바와 같이, 제1 서브 영역(A5)에 대해 측정된 분광복사휘도가 1006.13일 수 있다(분광복사휘도의 단위는 생략한다). 또한, 복수 개의 촬상 소자를 포함하는 이미징 카메라(10)에 의해 측정된 복수 개의 서브 영역(A1~A9) 각각에 대한 복수 개의 광학 데이터값은 각각, 2933.87, 2926.928, 2905.555, 2939.19, 2925.602, 2910.418, 2930.518, 2915.077, 2910.473일 수 있다. 이 경우, 복수 개의 서브 영역(A1~A9) 각각의 광학 데이터값은 이미징 카메라(10)에 포함된 서로 다른 촬상 소자에 의해서 획득될 수 있다.

또한, 제1 서브 영역(A5)의 광학 데이터값을 제1 서브 영역(A5)의 분광복사휘도로 나눈 휘도 파라미터값은 0.3439(=1006.13/2925.602)일 수 있다. 그리고, 복수 개의 서브 영역(A1~A9) 각각에 대한 복수 개의 광학 데이터값에 휘도 파라미터값을 곱하여 산출된 복수 개의 분광복사휘도는 각각, 1008.96, 1006.57, 999.57, 9992.22, 1010.79, 1006.13, 1000.89, 1007.81, 1002.49, 1000.91일 수 있다. 나아가, 제1 서브 영역(A5)의 분광복사휘도에 대한 복수 개의 서브 영역(A1~A9)의 분광복사휘도의 비율은 각각, 100.28%, 100.04%, 99.31%, 100.46%, 100%, 99.48%, 100.17%, 99.64%, 99.48%일 수 있다.

도 13은 도 7의 분광복사휘도 및 이미지 측정 방법에 포함될 수 있는 복수 개의 광학 데이터값을 획득하는 단계(S102)의 다른 실시예를 설명하기 위한 순서도이다. 도 14는 도 7 및 도 13을 참조하여 설명한 분광복사휘도 및 이미지 측정 방법에 따라 얻어진 데이터를 표시한 표이다.

도 13에 도시된 바와 같이, 도 7 및 도 8의 실시예와는 다른 실시예에 따른 복수 개의 광학 데이터값을 획득하는 단계(S102)에 따르면, 이미징 카메라(10)에 포함된 복수 개의 촬상 소자 중 제1 서브 영역(A5)에 대응되는 제1 촬상 소자를 복수 개의 서브 영역(A1~A9) 상에 순차적으로 위치시키며 제1 촬상 소자를 이용하여 복수 개의 서브 영역(A1~A9) 각각에 대한 복수 개의 광학 데이터값을 순차적으로 획득할 수 있다.

예를 들어, 도 13을 참조하면, 복수 개의 광학 데이터값을 획득하는 단계(S102)는 이미징 카메라(10)에 포함되는 복수 개의 촬상 소자 중 제1 촬상 소자를 복수 개의 서브 영역(A1~A9) 중 제1 서브 영역(A5) 상에 위치시키고, 제1 촬상 소자를 이용하여 제1 서브 영역(A5)에 대한 광학 데이터값을 획득하는 단계(S1021)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 촬상 소자는 복수 개의 촬상 소자 중에서 제1 시점에 제1 서브 영역(A5) 상에 마련되는 촬상 소자일 수 있다.

또한, 복수 개의 광학 데이터값을 획득하는 단계(S102)는 제1 서브 영역(A5)의 광학 데이터값을 획득하는 데에 이용된 제1 촬상 소자를 제1 시점 이후, 제2 시점에 복수 개의 서브 영역(A1~A9) 중 제1 서브 영역(A5)과 다른 제2 서브 영역(A1~A4, A6~A9 중 어느 하나) 상에 위치시키고, 이 제1 촬상 소자를 이용하여 제2 서브 영역(A1~A4, A6~A9 중 어느 하나)에 대한 광학 데이터값을 획득하는 단계(S1022)를 포함할 수 있다. 이처럼, 제2 서브 영역(A1~A4, A6~A9 중 어느 하나)의 광학 데이터값을 획득하는 데에, 제1 서브 영역(A5)에 대한 제1 광학 데이터값을 획득하는 데에 이용된 촬상 소자와 동일한 촬상 소자가 이용될 수 있다.

나아가, 복수 개의 광학 데이터값을 획득하는 단계(S102)는 모든 서브 영역(A1~A9)에 대한 광학 데이터값을 획득하였는지 여부를 판단하는 단계(S1023)를 포함할 수 있다. 모든 서브 영역(A1~A9)에 대한 광학 데이터값 획득이 완료되지 않았다면, 모든 서브 영역(A1~A9) 중 아직 광학 데이터값을 획득하지 못한 서브 영역에 대해 광학 데이터값을 순차적으로 획득한다. 모든 서브 영역(A1~A9)에 대한 광학 데이터값을 획득하였다면, 복수 개의 광학 데이터값을 획득하는 단계(S102)는 종료된다.

이처럼, 도 13의 분광복사휘도 및 이미지 측정 방법은 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한 방법과 달리, 이미지(IMG)의 복수 개의 서브 영역(A1~A9)에 대한 광학 데이터값을 이미징 카메라(10)에 포함된 복수 개의 촬상 소자 중에서 하나의 촬상 소자만을 이용하여 획득한다. 이에 따라, 복수 개의 촬상 소자 각각을 이용하여 복수 개의 서브 영역(A1~A9) 각각에 대한 광학 데이터값을 획득하는 경우에 비해, 복수 개의 촬상 소자 간의 설계 오차에 따른 광학 데이터값의 측정 오차를 최소화할 수 있다.

도 14를 참조하면, 도 7 및 도 13의 분광복사휘도 및 이미지 측정 방법에 따라, 외부 광원(LS)으로부터의 광에 의한 이미지(IMG)에 대한 광학 데이터 및 분광복사휘도를 활용하여 이미지(IMG)의 휘도 분포를 계산할 수 있다.

예를 들어, 도 14의 표에 표시된 바와 같이, 제1 서브 영역(A5)에 대해 측정된 분광복사휘도가 1006.13일 수 있다(분광복사휘도의 단위는 생략한다). 또한, 복수 개의 촬상 소자를 포함하는 이미징 카메라(10)에 포함된 복수 개의 촬상 소자 중 제1 촬상 소자에 의해 측정된 복수 개의 서브 영역(A1~A9) 각각에 대한 복수 개의 광학 데이터값은 각각, 2932.22, 2934.8, 2936, 2931, 2925.602, 2934.5, 2930, 2935, 2935.4일 수 있다.

또한, 제1 서브 영역(A5)의 광학 데이터값을 제1 서브 영역(A5)의 분광복사휘도로 나눈 휘도 파라미터값은 0.3439(=1006.13/2925.602)일 수 있다. 그리고, 복수 개의 서브 영역(A1~A9) 각각에 대한 복수 개의 광학 데이터값에 휘도 파라미터값을 곱하여 산출된 복수 개의 분광복사휘도는 각각, 1008.39, 1009.28, 1009.69, 1007.97, 1006.13, 1009.17, 1007.63, 1009.35, 1009.48일 수 있다. 나아가, 제1 서브 영역(A5)의 분광복사휘도에 대한 복수 개의 서브 영역(A1~A9)의 분광복사휘도의 비율은 각각, 100.22%, 100.31%, 100.35%, 100.18%, 100%, 100.30%, 100.15%, 100.32%, 100.33%일 수 있다.

도 12와 도 14를 비교하면, 제1 서브 영역(A5)의 분광복사휘도에 대한 복수 개의 서브 영역(A1~A9)의 분광복사휘도의 차이는, 복수 개의 서브 영역(A1~A9)에 대한 복수 개의 광학 데이터값을 복수 개의 촬상 소자를 이용하여 구한 경우(분광복사휘도 제1 비율 참조)에서, 복수 개의 촬상 소자 중 제1 촬상 소자를 이용하여 구한 경우(분광복사휘도 제2 비율 참조)에 비해 대체로 큰 경향이 있다. 이는, 복수 개의 촬상 소자의 설계 오차에 따른 광학 데이터값의 측정 오차가 발생하기 때문이다. 따라서, 도 13에 도시된 바와 같이, 하나의 동일한 촬상 소자를 이용하여 복수 개의 서브 영역(A1~A9)에 대해 복수 개의 광학 데이터값을 획득하는 것이, 보다 정밀한 휘도 분포를 측정하는 데에 적합할 수 있다.

도 15는 다른 일 실시예에 따른 분광복사휘도 및 이미지 측정 방법을 나타내는 순서도이다. 도 16은 도 15의 분광복사휘도 및 이미지 측정 방법에 포함될 수 있는 보정 인자를 산출하는 단계를 설명하기 위한 순서도이다. 도 17은 도 15 및 도 16을 참조하여 설명한 분광복사휘도 및 이미지 측정 방법에 따라 얻어진 데이터를 표시한 표이다.

도 15의 분광복사휘도 및 이미지 측정 방법은 이미지를 촬상하는 단계(S202) 이전에, 보정 인자를 산출하는 단계(S201)를 더 포함하고, 휘도 분포를 계산하는 단계(S206) 이전에 광학 데이터값을 보정하는 단계(S205)를 더 포함한다는 점을 제외하고는 도 7의 분광복사휘도 및 이미지 측정 방법과 실질적으로 동일할 수 있다. 도 15를 설명함에 있어, 도 7 내지 도 11과 중복되는 내용은 생략한다.

도 15 내지 도 18을 참조하여 설명하는 분광복사휘도 및 이미지 측정 방법은 도 1 및 도 2에 도시된 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치(100)에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치(100)에 포함되는 제어부(40)에 의해서 이하에서 설명하는 분광복사휘도 및 이미지 측정 방법이 수행될 수 있다.

도 15를 참조하면, 분광복사휘도 및 이미지 측정 방법은 이미지(IMG)를 촬상하는 단계(S202) 이전에, 이미지(IMG)의 복수 개의 서브 영역(A1~A9) 각각에 대한 복수 개의 광학 데이터를 보정하기 위한 보정 인자를 산출하는 단계(S201)를 포함할 수 있다. 여기서, 보정 인자는 이미징 카메라(10)에 포함된 복수 개의 촬상 소자 간의 설계 오차에 따른 광학 데이터값의 측정 오차를 최소화 하기 위해, 추후에 이미징 카메라(10)에 포함된 복수 개의 촬상 소자에 의해 측정된 복수 개의 서브 영역(A1~A9)의 복수 개의 광학 데이터값 각각에 곱해지는 값이다. 보정 인자는 복수 개의 서브 영역(A1~A9)마다 서로 다른 값을 가질 수 있다. 보정 인자를 산출하는 과정에 대해서는 도 16 및 도 17을 참조하여 후술한다.

또한, 분광복사휘도 및 이미지 측정 방법은 이미지(IMG)의 휘도 분포를 계산하는 단계(S206) 이전에, 복수 개의 광학 데이터값에 보정 인자를 곱함으로써, 복수 개의 광학 데이터값을 보정하는 단계(S205)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 서브 영역(A1~A9)마다 서로 다른 값의 보정 인자가 획득될 수 있다. 이러한 복수 개의 서브 영역(A1~A9) 각각에 대응되는 복수 개의 보정 인자 각각을 복수 개의 서브 영역(A1~A9) 각각의 광학 데이터값에 곱함으로써, 복수 개의 광학 데이터값을 보정할 수 있다.

이하에서는 도 16 및 도 17을 참조하여, 도 15의 보정 인자를 산출하는 단계(S201)에 대해 상술한다.

도 16을 참조하면, 도 15의 보정 인자를 산출하는 단계(S201)는 이미징 카메라(10)에 포함된 복수 개의 촬상 소자를 이용하여 기준 이미지의 복수 개의 서브 영역 각각에 대한 복수 개의 제1 광학 데이터를 획득하는 단계(S2011), 복수 개의 촬상 소자 중 상기 기준 이미지의 제1 서브 영역에 대응되는 제1 촬상 소자를 상기 기준 이미지의 상기 복수 개의 서브 영역 상에 순차적으로 위치시키며 상기 기준 이미지의 상기 복수 개의 서브 영역 각각에 대해 상기 복수 개의 제1 광학 데이터와 다른 복수 개의 제2 광학 데이터를 순차적으로 획득하는 단계(S2012) 및 상기 기준 이미지에 대한 상기 복수 개의 제2 광학 데이터를 상기 복수 개의 제1 광학 데이터로 각각 나누어 상기 기준 이미지의 상기 복수 개의 서브 영역 각각에 대한 보정 인자를 산출하는 단계(2013)를 포함할 수 있다.

여기서, 기준 이미지란 휘도 분포를 계산하기 위한 대상 이미지와는 다른 이미지일 수 있으며, 보정 인자를 획득하는 데에 이용되는 이미지를 의미한다. 예를 들어, 기준 이미지는 외부 광원(LS)으로부터의 임의의 모든 이미지를 포함할 수 있다. 산출된 보정 인자는 분광휘도복사 및 이미지 측정 장치(도 1의 100)의 메모리(미도시) 저장될 수 있다. 이에 따라, 외부 광원(LS)의 종류가 바뀌더라도, 메모리에 저장된 보정 인자를 이용함으로써, 외부 광원(LS)으로부터의 광에 의한 이미지(IMG)의 휘도 분포를 계산함에 있어, 이미징 카메라(10)에 포함된 복수 개의 촬상 소자 간의 설계 오차에 따른 광학 데이터값의 측정 오차를 최소화할 수 있다.

예를 들어, 도 17의 표에 표시된 바와 같이, 이미징 카메라(10)에 포함된 복수 개의 서로 다른 촬상 소자에 의해서 측정된 복수 개의 서브 영역(A1~A9) 각각에 대한 복수 개의 제1 광학 데이터값은 각각, 2933.87, 2926.928, 2905.555, 2939.19, 2925.602, 2910.418, 2930.518, 2915.077, 2910.473일 수 있다. 이 경우, 복수 개의 서브 영역(A1~A9) 각각의 제1 광학 데이터값은 이미징 카메라(10)에 포함된 서로 다른 촬상 소자에 의해서 획득될 수 있다.

또한, 복수 개의 촬상 소자를 포함하는 이미징 카메라(10)에 포함된 복수 개의 촬상 소자 중 제1 촬상 소자에 의해 측정된 복수 개의 서브 영역(A1~A9) 각각에 대한 복수 개의 제2 광학 데이터값은 각각, 2932.22, 2934.8, 2936, 2931, 2925.602, 2934.5, 2930, 2935, 2935.4일 수 있다.

나아가, 보정 인자는 복수 개의 제1 광학 데이터값을 복수 개의 제2 광학 데이터값으로 나누어 산출할 수 있다. 이에 따라, 보정 인자는 복수 개의 서브 영역(A1~A9)에 대응되는 복수 개로 산출될 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 서브 영역(A1~A9) 각각에 대한 복수 개의 보정 인자는, 0.9994, 1.0026, 1.0105, 0.9972, 1, 1.0082, 0.9998, 1.0068, 1.0086일 수 있다. 이러한 복수 개의 서브 영역(A1~A9) 각각에 대한 보정 인자를, 외부 광원(LS)으로부터 방출되는 광에 의한 이미지(IMG)의 휘도 분포를 계산하는 과정에서, 복수 개의 촬상 소자를 이용하여 획득한 복수 개의 서브 영역(A1~A9) 각각의 광학 데이터값에 곱함으로써 복수 개의 촬상 소자의 설계 오차로 인한 광학 데이터값의 측정 오차를 최소화할 수 있다.

상기한 다양한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 것을 이해할 수 있다. 따라서, 예시적인 다양한 실시예에 따른 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.

10: 이미징 카메라
20: 분광계
30: 광 분할기
31: 이동 미러
32: 조리개
40: 제어부
60: 광학계
70: 제1 몸체
71: 제2 몸체
100, 110: 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치
LS: 외부 광원

Claims (20)

1. 외부로부터의 광을 수광하는 이미징 카메라;
   상기 광의 스펙트럼 데이터 측정하는 분광계;
   상기 광을 반사시켜 상기 이미징 카메라로 향하게 하는 제1 위치와 상기 광의 진행 경로에서 벗어난 제2 위치 사이를 이동가능하도록 구성되는 이동 미러; 및
   상기 이동 미러가 상기 제2 위치에 마련되는 경우에 상기 광이 입사되는 위치에 상기 광의 진행 경로와 비스듬하게 마련되어 상기 광의 일부는 반사시켜 상기 이미징 카메라로 향하게 하고, 상기 광의 나머지 일부는 통과시켜 상기 분광계로 전달하는 조리개; 를 포함하는, 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 이미징 카메라는 상기 조리개의 제1 측에 마련되고, 상기 분광계는 상기 조리개의 상기 제1 측과 다른 제2 측에 마련되며,
   상기 제1 측은 상기 조리개에 대한 입사광 중에서 상기 조리개에 의해 반사되는 광이 향하는 방향이고, 상기 제2 측은 상기 조리개에 대한 입사광 중에서 상기 조리개를 통과한 광이 향하는 방향인, 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 제1 위치는 상기 조리개의 전면 측이고, 상기 제1 위치에 마련되는 상기 이동 미러에 의해 상기 광의 상기 조리개로의 진행이 차단되는, 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 조리개는 상기 광의 적어도 일부를 통과시키는 홀을 포함하는, 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 이미징 카메라는 오토 포커싱 기능을 가지는, 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 이미징 카메라는, 상기 이동 미러가 상기 제1 위치에 마련되는 경우에 상기 이동 미러에 대해 초점이 맞춰지도록 동작하고, 상기 이동 미러가 상기 제2 위치에 마련되는 경우에는 상기 조리개에 대해 초점이 맞춰지도록 동작하는, 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치.
7. 제1 항에 있어서,
   상기 이미징 카메라와 상기 분광계에 의해 측정된 광학 데이터를 처리하는 제어부; 를 더 포함하는, 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치.
8. 제7 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 이미징 카메라에 의해 얻어진 광학 데이터와 상기 분광계에 의해 얻어진 광의 스펙트럼 데이터에 의한 분광복사휘도 데이터를 이용하여, 상기 이미징 카메라가 수광한 상기 광에 의한 이미지의 휘도 분포를 계산하는, 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치.
9. 제1 항에 있어서,
   상기 이미징 카메라는 12비트 이상의 모노 카메라를 포함하는, 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치.
10. 제1 항에 있어서,
    상기 이미징 카메라, 상기 이동 미러 및 상기 조리개가 장착되는 제1 몸체; 및상기 제1 몸체에 장착되는 상기 이동 미러 및 상기 조리개를 덮는 제2 몸체; 를 더 포함하고,
    상기 제1 몸체와 상기 제2 몸체는 일체로 결합되는, 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치.
11. 제1 항에 있어서,
    상기 외부로부터의 광을 집광하여 상기 제1 위치에 마련되는 이동 미러 또는 상기 조리개 측에 전달하는 광학계를 더 포함하는, 분광복사휘도 및 이미지 측정 장치.
12. 외부로부터의 광에 의한 이미지를 촬상하는 단계;
    상기 이미지를 복수 개의 서브 영역으로 나누고, 상기 복수 개의 서브 영역 각각에 대한 복수 개의 광학 데이터값을 획득하는 단계;
    상기 이미지의 복수 개의 서브 영역 중 제1 서브 영역의 분광복사휘도를 측정하는 단계; 및
    상기 이미지의 복수 개의 서브 영역 각각에 대한 복수 개의 광학 데이터값과 상기 제1 서브 영역의 분광복사휘도와 관련된 데이터값를 이용하여 상기 이미지의 휘도 분포를 계산하는 단계; 를 포함하며,
    상기 이미지의 휘도 분포를 계산하는 단계는,
    상기 제1 서브 영역의 상기 광학 데이터값을 상기 제1 서브 영역의 분광복사휘도와 관련된 데이터값으로 나누어 휘도 파라미터값을 계산하는 단계; 및
    상기 휘도 파라미터값을 상기 이미지의 복수 개의 서브 영역 각각의 상기 복수 개의 광학 데이터값 각각에 곱함으로써 상기 이미지의 휘도 분포를 계산하는 단계; 를 포함하고,
    상기 복수 개의 서브 영역 각각에 대한 복수 개의 광학 데이터값은 상기 복수 개의 서브 영역 각각을 형성하는 상기 광의 강도이고, 상기 이미지를 촬상하는 단계 및 상기 복수 개의 광학 데이터값을 획득하는 단계는 복수 개의 촬상 소자를 포함하는 이미징 카메라에 의해 수행되는, 분광복사휘도 및 이미지 측정 방법.
13. 삭제
14. 삭제
15. 제12 항에 있어서,
    상기 복수 개의 광학 데이터값을 획득하는 단계는,
    상기 복수 개의 촬상 소자 중 상기 제1 서브 영역에 대응되는 제1 촬상 소자를 상기 복수 개의 서브 영역 상에 순차적으로 위치시키며 상기 제1 촬상 소자를 이용하여 상기 복수 개의 서브 영역 각각에 대한 복수 개의 광학 데이터값을 순차적으로 획득하는, 분광복사휘도 및 이미지 측정 방법.
16. 삭제
17. 제12 항에 있어서,
    상기 이미지를 촬상하는 단계 이전에,
    상기 이미지의 상기 복수 개의 서브 영역 각각에 대한 복수 개의 광학 데이터를 보정하기 위한 보정 인자를 산출하는 단계; 를 더 포함하는, 분광복사휘도 및 이미지 측정 방법.
18. 제17 항에 있어서,
    상기 이미지의 휘도 분포를 계산하는 단계 이전에,
    상기 복수 개의 광학 데이터값에 상기 보정 인자를 곱함으로써, 상기 복수 개의 광학 데이터값을 보정하는 단계; 를 더 포함하는, 분광복사휘도 및 이미지 측정 방법.
19. 삭제
20. 제18 항에 있어서,
    상기 보정 인자를 산출하는 단계는,
    상기 복수 개의 촬상 소자를 이용하여 기준 이미지의 복수 개의 서브 영역 각각에 대한 복수 개의 제1 광학 데이터를 획득하는 단계;
    상기 복수 개의 촬상 소자 중 상기 기준 이미지의 제1 서브 영역에 대응되는 제1 촬상 소자를 상기 기준 이미지의 상기 복수 개의 서브 영역 상에 순차적으로 위치시키며 상기 제1 촬상 소자를 이용하여 상기 기준 이미지의 상기 복수 개의 서브 영역 각각에 대해 상기 복수 개의 제1 광학 데이터와 다른 복수 개의 제2 광학 데이터를 순차적으로 획득하는 단계; 및
    상기 기준 이미지에 대한 상기 복수 개의 제2 광학 데이터를 상기 복수 개의 제1 광학 데이터로 각각 나누어 상기 기준 이미지의 상기 복수 개의 서브 영역 각각에 대한 보정 인자를 산출하는 단계; 를 포함하는, 분광복사휘도 및 이미지 측정 방법.