KR20090005103A - 향상된 화질을 갖는 이미지 캡쳐 장치 - Google Patents

Abstract

검출면(15)을 갖는 전자 이미지 검출기(17), 검출면(15) 상에 시계 내의 객체를 투영하는 광학 투영 시스템(5), 및 선택적으로 이미지 검출기(17)로부터 획득된 전자 정보를 조작하기 위한 계산 유닛(19)을 포함하는 이미지 캡쳐 장치(1)가 개시되며, 광학 투영 시스템(5)은 표준 렌즈 시스템과 비교할 때, 투영된 이미지가 시계의 중앙 영역에서 확장되고 시계의 경계 영역에서 압축되도록 왜곡된 방법으로 객체를 투영하는 데 적합하다. 바람직하게는, 광학 투영 시스템(5)은 시계의 경계 영역에서의 그 점 확산 함수가 이미지 검출기(17)의 대응하는 픽셀의 크기에 근본적으로 대응하는 최대의 1/2에서 전체 폭을 갖게 하는 데 적합하다.

이미지 캡쳐 장치, 전자 이미지 검출기, 검출면, 광학 투영 시스템, 계산 유닛

Description

향상된 화질을 갖는 이미지 캡쳐 장치{IMAGE CAPTURING DEVICE WITH IMPROVED IMAGE QUALITY}

본 발명은 이미지 캡쳐 장치에 관한 것으로, 특히 전자 장치용의 향상된 화질을 갖는 이미지 캡쳐 장치에 관한 것이다.

최근에, 이미지 캡쳐 장치가 카메라, 휴대폰, 웹캠(webcam) 및 노트북과 같은 휴대용 및 비휴대용 장치에 폭넓게 사용되고 있다. 이들 이미지 캡쳐 장치는 통상적으로, CCD 또는 CMOS 센서와 같은 전자 이미지 검출기, 검출기 상에 시계(field of view) 내에서 객체를 투영하는 렌즈 시스템, 및 검출기에 의해 제공되는 전자 데이터를 수신하여 저장하는 전자 회로를 포함한다.

해상도와 광학 줌이 그러한 이미지 캡쳐 장치의 두 가지 중요한 성능 파라미터이다.

이미지 캡쳐 장치의 해상도는, 객체 평면 내의 2개의 점원이, 이미지 캡쳐 장치가 이들 점원을 구별할 수 있도록 가질 수 있는 최소 거리를 의미한다. 해상도는 회절 및 수차로 인해, 각 광학 시스템이 한 포인트로서가 아닌 일정한 광 강도 분포를 갖는 소정의 폭의 디스크로서 점원을 투영한다는 사실에 의존한다. 점 광원에 대한 광학 시스템의 응답은 점 확산 함수(PSF: point spread function)로 알려져 있다.

이미지 캡쳐 장치의 전체 해상도는 2개의 성분, 즉, 광학 투영 시스템의 광학 해상도와 검출기의 해상도 중 더 작은 것에 의존한다.

여기에서, 광학 투영 시스템의 광학 해상도는 그 PSF의 반치폭(FWHM: full width at half maxium)으로 정의되어야 한다. 바꿔 말하면, 2개의 점 광원들의 투영의 광 강도 분포이 피크값은 이미지 캡쳐 장치가 2개의 점 광원을 구별할 수 있게 하기 위해 적어도 PSF의 FWHM만큼 이격되어야 한다. 그러나, 해상도는 PSF에 의존하는 다른 값 예컨대, 반치폭의 70%로서 정의될 수도 있다. 이러한 광학 해상도의 정의는 검출기의 감도 및 검출기로부터 수신된 신호의 평가에 의존해도 된다.

검출기의 해상도는 여기에서는, 검출기의 2개의 인접한 센서 픽셀들의 피치(즉, 중간 대 중간 거리)로서 정의된다.

광학 줌은 줌이 되지 않은 이미지와 비교하여 더 나은 해상도를 갖는 원래의 이미지의 시계의 일부를 캡쳐하기 위해 이미지 캡쳐 장치의 성능을 의미한다. 여기에서는, 종래의 이미지 캡쳐 장치에서 전체 해상도가 검출기의 해상도에 의해 일반적으로 제한된다, 즉, PSF의 FWHM이 2개의 이웃의 센서 픽셀 사이의 거리보다 더 작을 수 있다고 가정한다. 따라서, 이미지 캡쳐 장치의 해상도는 부분적인 시계를 선택하고 이 부분적인 시계에 대한 광학 투영 시스템의 배율을 증대시킴으로써 높아질 수 있다.

예를 들어, X2 광학 줌은, 각 치수에서 X1의 광학 줌의 것과 비교하여, 이미지 검출기의 모든 센서 픽셀들이 절반의 이미지를 캡쳐하는 상황을 지칭한다.

이 문헌에서 "광학 줌"과 "디지털 줌" 사이의 차이는 "디지털 줌"을 적용하는 것이 부가적인 정보가 실제로 제공되지 않는 신호 보간에 단순히 대응하는 것이다. "광학 줌"은 실제로는 투영된 부분 이미지의 비율을 포함하고, 더 많은 정보와 더 나은 해상도를 제공한다.

광학 줌을 실현하는 종래 기술은 렌즈들 사이의 거리를 변경시키는 것 및/또는 렌즈 모듈 내의 몇몇 렌즈의 초점 길이를 변경시키는 어느 하나로 이루어진다.

광학 줌을 획득하는 하나의 종래 방법은 광학 시스템의 배율을 효과적으로 기계적인 장치를 통하는 것이다. 이것은 하나 이상의 렌즈를 기계적으로 배치한면서 이미지 평면의 위치를 제어함으로써 광학 투영 시스템의 렌즈들의 거리를 변경함으로써 달성될 수 있다. 그러나, 그러한 통상적인 이미지 캡쳐 시스템은 여러 개의 렌즈와 이 렌즈 시스템을 구동하기 위한 제어부를 포함하는 복잡한 기계적인 시스템을 필요로 한다. 그 기계적인 시스템은 크고, 무거우며, 기계적인 고장에 영향을 받기 쉽고, 고가이다.

이와 달리, 광학 줌을 획득하는 다른 종래의 방법은 가변 초점 길이 렌즈를 기반으로 한다. 그러한 실시예에서는, 렌즈 시스템 내의 개별 렌즈들이 전계 또는 기계적인 압력이 존재할 때 그들의 초점 길이를 변경할 수 있다. 이들 렌즈는 일반적으로 하나 이상의 종류의 유체로 채워져, 그들의 형상 및 그에 따라 렌즈의 초점 길이를 변경할 수 있다. 그러한 해결법은 일반적으로 고정된 초점 길이 시스템에 비해 화질을 열화시킨다. 또한, 그들 렌즈는 종종 약화 및 노화 영향을 받기 쉽다.

상술한 광학 시스템은 일반적으로 어쩌면 고전압 회로를 갖는 이동 부품들 및/또는 특수한 드라이버들을 필요로 하므로, 결과적으로 비용 효율적인 해결법을 제공하지 못한다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기 결점을 방지하는 데 적합한 향상된 화질을 갖는 이미지 캡쳐 장치를 제공하는 것이다.

특히, 동일한 시계를 갖는 종래의 이미지 캡쳐 장치에 비해 작은 크기를 갖고, 이동하는 부품들이 없거나 거의 없으며, 증가된 해상도를 제공할 수 있는 이미지 캡쳐 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 예컨대, 휴대폰용의 이미지 캡쳐 장치로서 종래에 사용된 것과 같은 간단한 트리플릿(triplet)형 이미저에서, PSF가 입사의 각도의 함수인 것의 발견에 근거한다. 이것이 캡쳐된 이미지 전역에 걸쳐 불균일한 해상도의 효과를 제기한다. 즉, 최대 획득 가능한 해상도가 이미지 평면에서의 위치의 함수이다. 이 효과는 예컨대, 디포커스(defocus)와 같은 공간 해상도를 제한하는 어떤 다른 효과의 우위에 있다.

검출기의 센서 픽셀은 검출기의 검출면 상에 투영되는 객체의 이미지를 샘플링하여 그것의 디지털 이미지 신호를 형성한다. 일반적으로, 픽셀 치수는 이미지의 중앙에서 광학 투영 시스템의 점 확산 함수의 폭과 필적한다. 종래의 이미지 캡쳐 장치에서, 이미지의 경계에서의 PSF는 입사각에 대한 해상도의 상술한 의존성으로 인해 이미지의 중앙에서의 PSF보다 더 넓다. 따라서, 종래의 장치에서의 이미지의 경계 영역에 일반적으로 오버샘플링이 존재한다. 그것은 예를 들어, 2개 이상의 센서 픽셀이 구별 가능한 광학 정보를 제공하지 않도록 경계 영역에서의 단일 객체 포인트의 PSF의 영역에 제공되는 것을 의미한다. 바꿔 말하면, 센서 픽셀은 샘플링 원리에 의해 필요한 것보다 더 높은 레이트에서 이미지 신호를 샘플링한다.

제1 양태에 따르면, 검출면을 갖는 전자 이미지 검출기, 상기 검출면 상에 시계 내에서의 객체를 투영하는 광학 투영 시스템, 및 상기 이미지 검출기로부터 획득되는 전자 정보를 조작하는 계산 유닛을 포함하는 이미지 캡쳐 장치를 제공하며, 상기 투영 시스템은 왜곡된 방법으로 상기 객체를 투영하는 데 적합하여, 상기 투영된 이미지가 상기 시계의 중앙 영역에서 확장되고 상기 시계의 경계 영역에서 압축된다.

전자 이미지 검출기는 그 검출면 상에 투영된 광학 정보를 전자 신호로 변환할 수 있는 임의의 검출기일 수 있다. 예들은 CCD 또는 CMOS 검출기이다. 그 검출기는 전기 신호를 순차적으로 또는 병렬로 그 신호들을 처리하는 계산 유닛에 또는 그 신호들을 저장하는 메모리에 제공하기 위한 하나 이상의 출력 라인을 가질 수 있다.

계산 유닛은 임의의 전자 장치일 수 있다. 예컨대, 그것은 집적된 칩 장치일 수 있다. 여기에서 이후에 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 계산 유닛은 높은 품질의 왜곡되지 않은 이미지를 획득하기 위해 또는 주밍된 부분적인 이미지를 제공하기 위해 검출기에 의해 수신된 신호들을 처리하는 데 적합할 수 있다.

광학 투영 시스템은 예컨대, 광학 렌즈 또는 미러나 프리즘의 반사면 등과 같은 하나 이상의 광학 소자들을 포함한다. 광학 소자들은 객체를 포함한 소정의 시계가 이미지 검출기의 검출면 상에 투영될 수 있도록 배열된다.

광학 투영 시스템은 고정된 포커스를 가질 수 있음을 주목해야 한다. 이것은 그 광학 배율이 외부 조작에 의해 변경될 수 없다는 것을 의미한다. 특히, 포커스에 적합한 광학 투영 시스템에 제공되는 이동 부품을 필요로 하지 않는다. 일반적으로, 시스템 내에서 동적인 것은 없지만(즉, 시간의 변화가 없지만), 배율을 결정하는 유효 초점 길이(EFL)는 센서 평면의 전반에 걸쳐 위치의 함수로서 변화한다. EFL은 중앙에서 크고, 경계에서 작다. 배율은 이미지의 전반에 걸쳐 변화하여 왜곡을 야기한다.

본 발명의 이미지 캡쳐 시스템은 그 투영 시스템이 투영될 객체를 왜곡된 방식으로 투영하는 데 적합한 것이 종래의 시스템과 상이하다. 시계의 중앙은 확장되거나 늘어나는 반면에, 시계의 경계선에 가까운 경계 영역은 압축된다. 바꿔 말하면, 투영 시스템은 시계의 중앙에서 더 큰 배율로 그리고 시계의 경계에서 더 작은 배율로 객체를 투영한다. 그 결과, 검출면 상에 투영되는 이미지가 왜곡된다. 이것은 후처리를 회피하기 위해 왜곡되지 않은 투영을 일반적으로 목표로 하는 종래의 시스템과는 반대이다.

종래의 투영 시스템과 본 발명에 따르는 투영 시스템의 양자는 동일한 시계를 가질 수 있다는 점을 주목해야 한다. 본 발명에 따르는 투영 시스템은 시계의 전반에 걸쳐 비균질한 배율을 제공하여, 종래의 시스템에 비해, 중앙이 더 높은 배율을 갖고 경계 영역이 더 낮은 배율을 갖는 점이 주로 상이하다.

이러한 상황에서, 종래의 이미지 캡쳐 시스템에서는 시계의 경계 영역에 오버샘플링이 존재하는 사실로부터 이점이 있다. 이 영역에서 더 작은 배율을 선택함으로써, 검출면 상의 PSF의 영역이 감소될 수 있다. 투영된 이미지 내에 포함되는 정보는, PSF의 FWHM이 센서 픽셀의 크기보다 큰 한에는 손실되지 않는다.

반면에, 시계의 중앙에서 더 높은 배율을 선택함으로써, 이 영역에서의 전체 해상도가 향상될 수 있다. 이것은 종래의 이미지 캡쳐 장치에서는, 시계의 중앙 영역에서, 검출면 상의 PSF의 영역이 센서 픽셀 크기보다 더 작으며, 따라서 전체 해상도를 제한한다는 사실에 기인하는 것이다.

그래서, 배율이 초점 길이를 증가시킴으로써 중앙에서 변화될 때, F-수(number)가 증가한다. 이것은 해상도의 최대 한계가 증가하는 거을 의미한다. 그러나, F-수가 더 커지기 때문에, 수차가 줄어들고, 광학 해상도는 대략 동일하게 유지된다.

바꿔 말하면, 객체 평면 내의 2개의 이웃하는 점들의 PSF는 FWHM에 의해 분리되며 그에 따라 광학적으로 구별 가능하게 되기에 충분히 좁게 될 수 있지만, 2개의 점들이 검출기의 동일한 픽셀 상에 투영되어 그 광학 정보가 전자적으로 분리될 수 없게 된다. 배율을 증가시킴으로써, 검출면 상의 PSF의 영역과 이웃하는 점들의 2개의 PSF 사이의 거리가 증가한다. 상기 2개의 이웃하는 점들은 그 후, 상이한 센서 픽셀 상에 투영되고, 투영된 이미지 상의 부가 정보가 센서 픽셀에 의해 검색될 수 있다. 그러나, 중앙에서의 배율이 PSF의 영역(FWHM)이 픽셀 크기보다 커지게 되는 소정의 한계보다 더 증가하면, 오버샘플링이 발생하며, 배율을 더욱 증가시키면 더욱 많은 정보를 제공하지 못한다.

따라서, 본 발명의 이미지 캡쳐 장치는 중앙에서 더 높은 해상도를 갖는 왜곡된 이미지를 제공할 수 있는 한편으로, 장치의 전체 해상도가 동일한 시계를 갖는 종래의 이미지 캡쳐 장치와 비교할 때 시계의 어떠한 부분에서도 증가하지 않는다. 그 결과, 이미지가 왜곡된 방식으로 투영되어, 이미지 검출기의 해상도가 더욱 경제적으로 사용된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 투영 시스템은 상기 시계의 상기 경계 영역에서의 그 점 확산 함수가 상기 이미지의 대응하는 픽셀의 크기의 3배 미만인, 바람직하게는 2배 미만인 최대의 1/2에서 전체 폭을 갖는 데 적합하다. 바람직하게는, 상기 투영 시스템의 국소 배율은 경계 영역에서의 PSF의 FWHM이 이미지 검출기의 대응하는 픽셀의 크기에 대응하도록 선택된다. 그것은 센서 픽셀의 크기 S가FWHM과 근본적으로 동일하다는, 예컨대, FWHM < 2 * S, 바람직하게는 FWHM < 1.5 * S 또는 더욱 바람직하게는 0.8 * S < FWHM < 1.2 * S, 그리고 가장 바람직하게는 FWHM = S인 것을 의미한다.

덧붙여 말하자면, "픽셀의 크기"는 2개의 이웃하는 픽셀들 사이의 중앙에서 중앙까지의 거리로서 정의될 수 있다. 여기에서, 픽셀은 객체 평면 내에서의 최대 영역에 대한 정보를 수신하는 데 적합한 최소 단위이다. 단색 검출기의 경우에는, 각 픽셀은 그러한 최소 영역의 광 강도에 대한 정보를 검출한다. 컬러 검출기에서는, 픽셀은 여러 개의 서브픽셀 예컨대, 3개 이상의 픽셀로 구성될 수 있으며, 각 픽셀은 예컨대, 각각 적색, 녹색 및 청색 스펙트럼 범위에 대해 그러한 최소 영역의 특정 컬러 범위 내의 광 강도에 대한 정보를 검출하는 데 적합하다. 예를 들면, 픽셀은 직사각형으로 배열된 4개의 서브픽셀로 구성될 수 있으며, 여기에서 제1 행에, 녹색 광 스펙트럼에 민감한 서브픽셀에 이웃하는 적색 광 스펙트럼에 민감한 서브픽셀이 존재하고, 제2 행에, 청색 광 스펙트럼에 민감한 서브픽셀에 이웃하는 적색 녹색 스펙트럼에 민감한 서브픽셀이 존재한다. 따라서, 하나의 픽셀이 4개의 서브픽셀을 포함한다. 다른 예는 검출기의 다른 열들이 다른 컬러들에 민감하다, 예를 들면, 하나의 열은 적색에 민감하고 다른 열은 녹색에 민감하며 또 다른 열은 청색에 민감하고, 그 역도 가능하다. 이 경우에는, 픽셀은 3개의 서브픽셀로 구성되며, 각 서브픽셀은 다른 컬러에 민감하다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 투영 시스템은 상기 투영된 이미지의 상기 중앙 영역을 확대하는 데 적합하여, 상기 시계의 상기 중앙 영역에서의 상기 투영된 이미지의 광학 배율이 상기 시계의 상기 경계 영역에서의 상기 투영된 이미지의 상기 배율의 2배 초과, 바람직하게는 3배 초과, 더욱 바람직하게는 4배 초과한다. 실제로, 시계의 경계 영역과 중앙 사이의 배율의 차이는 최대 6배일 수 있고, 동일한 시계를 갖는 비왜곡 투영 시스템의 2개의 영역 내의 PSF 사이의 차(또는 경계에서 일부 정보를 손실하려는 의향)에 주로 의존한다. 바꿔 말하면, 대응하는 비왜곡 시스템 내에서의 시계의 경계 영역에서의 오버샘플링이 커질수록, 중앙과 경계 사이의 배율의 차이는 더 커질 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에서는, 상기 투영 시스템은 상기 시계의 어떤 부분적인 영역의 국소 배율이 선택되게 하여, 그러한 부분적인 영역에서의 점 확산 함수가 상기 부분적인 영역이 투영되는 상기 이미지 검출기의 대응하는 픽셀의 크기에 근본적으로 대응하는 FWHM을 갖는 데 적합하다. 그러한 투영 시스템을 갖는 이미지 캡쳐 시스템에서, 광학 해상도가 검출기의 해상도에 최적의 방식으로 적합하다.

본 발명의 또 다른 실시예에서는, 계산 유닛이 이미지 검출기로부터 수신된 데이터로부터 투영된 객체의 왜곡되지 않은 픽처를 계산하는 데 적합하다. 이미지 검출기는 캡쳐될 객체의 왜곡되지 않은 투영에 대응하는 데이터를 생성한다. 이 유닛은 왜곡된 이미지 데이터로부터 왜곡되지 않은 이미지를 계산하기 위해 소프트웨어로 또는 하드웨어로 프로그래밍되어 왔다. 이러한 목적을 위해, 투영 시스템에 의해 생성된 왜곡의 정확한 방법이 알려지거나, 추정되거나, 측정되어야 한다.

예를 들어, 왜곡된 이미지 데이터에서 시작하여, 출력 이미지의 왜곡되지 않은 픽셀이 예컨대, 래스터(raster) 순서로 생성될 수 있다. 각 픽셀은 선험적으로 알려져 왜곡된 이미지로부터 그 값을 결정하는 데 사용되는 일정 배율값을 갖는다. 각 픽셀에 대한 배율값은 예컨대, 왜곡을 반전시키는 알고리즘을 사용하여 계산될 수 있다. 또는, 그 값들은 예컨대, 테스트 픽처를 사용하여 원본과 픽처의 왜곡된 투영을 비교함으로써 실험적으로 앞서 결정될 수 있고, 그 후 왜곡되지 않은 이미지를 계산할 때 값들이 검색되는 메모리 내의 룩-업 테이블로서 저장될 수 있다.

신호 보간은 왜곡 보정된 이미지의 품질을 향상시키기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 왜곡된 이미지 내의 픽셀의 중앙이 대응하는 왜곡되지 않은 픽셀의 중앙에 정확하게 대응할 수 없기 때문에, 이웃하는 픽셀의 값이 보간된 픽셀값을 계산하는 데 사용될 수 있다. 보간의 유형은 이중보간형(bilinear) 또는 큐빅(cubic) 또는 어떠한 다른 유형일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 이미지 검출기는, 각 유형이 각각 상기 투영된 이미지의 상이한 컬러 성분을 검출하도록 소정의 범위의 컬러에 민감한 상이한 타입의 서브픽셀을 포함하는 픽셀을 갖는다. 여기에서, 상기 계산 유닛은 상이한 유형의 서브픽셀로부터의 데이터를 다르게 계산하는 데 적합하다. 바꿔 말하면, 검출기는 컬러 검출기이고, 여기에서, 각 픽셀은 상이한 컬러에 민감한 서브픽셀을 포함한다. 예를 들면, 적색에 민감한 R-서브픽셀, 청색에 민감한 B-서브픽셀, 및 녹색에 민감한 G-서브픽셀이 제공된다. 각 컬러 검출기에 대해, 투영 시스템의 왜곡이 상이한 컬러에 대해 일반적으로 다르다는 점, 즉, 소위 색수차를 생성하는 것으로 널리 알려진 효과를 고려함으로써 왜곡되지 않은 이미지를 계산하기에 편리하다.

따라서, 본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 계산 유닛은 색수차로 인한 이미지 에러를 보정하는 데 적합하다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 광학 투영 시스템은 왜곡된 방법으로 투영하는 데 적합하여, 상기 투영된 이미지의 왜곡이 x-방향 및 x-방향에 수직인 y-방향으로 분리 가능하다. 따라서, 계산 유닛은 검출된 이미지의 왜곡을 x-방향으로 및 x-방향에 수직인 y-방향으로 분리 가능하게 컴퓨터를 사용하여 보정하는 변환 알고리즘을 포함할 수 있다. 그러한 분리 가능한 변환은 캡쳐된 이미지 내의 왜곡을 보정하는 프로세스를 간략화하여 가속시킬 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 왜곡되지 않은 이미지를 계산하는 동안, 상기 계산 유닛은 상기 투영된 이미지의 상기 중앙 영역에 대응하는 데이터를 컴퓨터를 사용하여 압축하고, 상기 투영된 이미지의 상기 경계 영역에 대응하는 데이터를 압축하지 않기 위한 알고리즘을 포함한다. 바꿔 말하면, 투영된 이미지의 왜곡을 컴퓨터를 사용하여 반전시키는 동안, 투영된 영역의 경계 영역이 확대된 중앙 영역보다 투영 시스템에 의해 이미 광학적으로 더욱 압축되었다는 점이 고려된다. 따라서, 전체 이미지 영역의 전반에 걸쳐 동일한 배율을 갖는 왜곡되지 않은 이미지를 획득하기 위해, 경계가 이미 광학적으로 압축되었던 정도로 중앙 영역을 컴퓨터를 사용하여 압축하는 것으로 충분하다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 계산 유닛은 상기 투영된 이미지의 상기 중앙 영역으로부터 주밍된 왜곡되지 않은 부분적인 이미지를 잘라내서 계산하는 데 적합하다. 이러한 목적을 위해, 검출기에 의해 얻어지는 투영된 이미지는 그 중앙에서 그 경계 영역에서 보다 더 높은 해상도를 갖는다는 사실의 이점을 취한다. 전체 시계의 정상 픽처에 대해, 중앙 영역이 컴퓨터를 사용하여 압축된다. 그러나, 중앙에 가까운 이미지의 일부분의 주밍된 부분적인 이미지가 취해지는 경우, 이것은 부분적인 이미지를 간단히 잘라내서, 원하는 줌 및 부분적인 이미지의 왜곡의 정도에 따라서, 그것을 보다 적게 압축하거나 조금도 압축하지 않음으로써 달성될 수 있다. 바꿔 말하면, 주밍되지 않은 이미지에 대해, 이미지가 확장되어 잘려져, 모든 픽셀 정보가 주밍된 이미지를 설명하는 데 사용될 것이다.

그래서, 본 발명의 이미지 캡쳐 장치의 큰 이점은 투영된 객체의 중앙에서 주밍되는 부분적인 이미지가 해상도의 손실 없이 획득될 수 있다는 점이다. 종래의 고정된 포커스 장치와 반대로, 주밍된 이미지는 "디지털 줌"으로 알려진 컴퓨터를 사용한 보간에 의해 원래의 이미지를 확장시킴으로써 생성되지 않는다. 그 대신, 원래의 왜곡된 이미지가 그 왜곡을 컴퓨터를 사용하여 보정하면서 단순히 덜 압축된다. 따라서, 가상 이미지 정보가 보간에 의해 생성되는 것이 아니라, 고 해상도의 왜곡된 이미지 내에 "숨겨진" 실제의 정보가 주밍된 부분적인 픽처를 생성하는 데 사용된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 계산 유닛은, 각 패키지가 상기 투영된 이미지의 부분에 대응하는 별개의 정보 패키지들에 대해 별도로 상기 이미지 검출기로부터 획득된 전자 정보의 조작을 실행하는 데 적합하다. 바꿔 말하면, 이미지 검출기에 의해 제공되는 정보가 여러 개의 패키지로 분리된다. 계산 유닛은 그 후, 하나의 단일 단계에서 이미지 검출기에 의해 제공되는 전체 정보를 조작하는 것이 아니라 나머지 단계 이후에 하나의 패키지를 조작한다. 2개의 패키지의 조작 간에, 예를 들어, 이전의 조작에서 획득된 왜곡되지 않은 픽처의 정보의 패키지에 대응하는 데이터를 저장하는 데 사용될 수 있는 중단이 있을 수 있다. 그러한 "파이프라인 처리"를 사용하면 왜곡되지 않은 이미지의 데이터를 조작 및 저장하는 프로세스를 더욱 유연하게 만들 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 광학 투영 시스템은 사출 성형에 의해 형성된 적어도 하나의 렌즈를 포함한다. 예컨대, 수지 재료로 이루어진 그러한 렌즈는 연마된 유리로 만들어진 렌즈보다 매우 저렴하다. 그러나, 그러한 저비용 렌즈는 일반적으로, 제조 허용오차에 기인하는 렌즈 에러 및/또는 수차로 인해 감소된 품질의 이미지를 제공한다. 본 발명의 이미지 캡쳐 장치에서는, 감소된 화질이 계산 유닛에 의해 보정될 수 있다. 저비용 렌즈에 의해 생성되는 이미지 에러는 예컨대, 측정에 의해 또는 컴퓨터를 사용한 시뮬레이션에 의해 선험적으로 알고 있다. 투영된 이미지가 그 왜곡을 보정하면서 계산 유닛에 의해 결국 조작되기 때문에, 이들 이미지 에러는 부가적인 복잡성 또는 비용을 야기함 없이 동일한 처리 단계로 없어질 수 있다. 즉, 저비용 렌즈로 인한 화질 손실은 이미지 캡쳐 장치의 계산 유닛으로 보상될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 이미지 검출기의 화소들은 전체 검출기 표면 상에서 균일한 크기를 갖는다. 따라서, 종래의 이미지 검출기가 사용될 수 있다. 예를 들면, 향상된 해상도 및 줌 성능을 얻기 위해, 기존의 이미지 캡쳐 장치는, 검출기가 교체될 필요가 없는 본 발명에 따르는 계산 유닛 및 적합한 투영 시스템에 의해 간단히 갱신될 수 있다. 따라서, 표준 검출기가 본 발명을 구현하는 데 사용될 수 있기 때문에, 기존의 이미지 캡쳐 장치를 갱신 또는 교체할 때 비용이 절감될 수 있다.

또 다른 실시예에 따르면, 본 발명의 이미지 캡쳐 장치는 1000 ㎣ 미만, 바람직하게는 500 ㎣ 미만, 바람직하게는 200 ㎣ 미만, 그리고 더욱 바람직하게는 100 ㎣ 미만의 체적을 갖는다. 그러한 작은 체적을 갖고 있으므로, 본 발명의 이미지 캡쳐 장치가 휴대폰, 디지털 카메라 또는 랩탑(laptop)과 같은 휴대용 장치에 쉽게 내장될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 광학 투영 시스템은 6개 미만의 렌즈, 바람직하게는 4개 미만의 렌즈, 바람직하게는 3개 미만의 렌즈, 그리고 더욱 바람직하게는 하나의 렌즈만을 포함한다. 감소된 수의 렌즈가 더 많은 수차를 유발하지만, 이들 수차는 전자 이미지 데이터를 컴퓨터를 사용하여 처리하면서 없어질 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 광학 투영 시스템은 고정된 초점 길이를 갖는다. 그것은 이동 부품들이 포함되지 않은 것을 의미한다. 따라서, 투영 시스템의 비용이 감소되며, 기계적인 이동 메커니즘의 고장의 위험이 제거된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 이미지 캡쳐 장치는 저장 유닛을 더 포함하며, 상기 투영되는 왜곡된 이미지에 대응하는 상기 이미지 검출기로부터 획득된 전자 정보는 상기 저장 유닛에 저장된다. 투영되는 왜곡된 이미지에 대응하는 정보를 저장함으로써, 그 정보가 허가되지 않은 액세스에 대해 어느 정도까지 보호될 수 있다. 그 정보는 왜곡되지 않은 픽처를 계산하기 위한 알고리즘을 알지 못하고는 액세스될 수 없다. 따라서, "암호화된" 정보를 판독하는 허가되지 않은 사람이 이미지를 쉽게 프린트 또는 시청할 수 없다.

예를 들어, 단일 용도 카메라에서, 정보는 "암호화된" 포맷으로 저장될 수 있다. 그러한 단일 용도 카메라는 일반적으로 자체의 계산 유닛을 포함하지 않는다. 그 대신에, 저장된 정보가 왜곡되지 않은 이미지를 재생하기 위해 외부적으로 처리된다. 그러한 처리는 "키(key)", 즉, 이미지 투영 시스템에 의해 도입되는 왜곡을 반전시키기 위한 알고리즘을 아는 사람에 의해서만 실행될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 광학 투영 시스템은 상기 검출면 상에 방사상 대칭의 왜곡을 갖고 시계 내에 객체를 투영하는 데 적합하다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 광학 투영 시스템은 상기 검출기의 검출면 상에 투영되는 상기 시계 및 상기 검출기의 상기 검출면이 동일한 형상을 갖도록 하는 데 적합하다. 예를 들면, 검출기가 정해진 애스펙트비(높이/폭)를 갖는 직사각형 검출면을 갖는다면, 검출면 상에 투영되는 시계는 바람직하게는 마찬가지로 동일한 애스펙트비를 갖는 직사각형이다.

이와 달리, 상기 광학 투영 시스템은 왜곡을 갖고 시계 내에 객체를 투영하여, 투영된 이미지의 기하학적 구조가 전자 이미지 검출기의 기하학적 구조에 대응하도록 하는 데 적합하다. 예를 들면, 직사각형 형상의 이미지 검출기의 경우에, 상기 광학 투영 시스템은 검출기의 형상에 일치하는 방식으로 투영된 이미지를 왜곡시키는 데 적합할 수 있다. 그러한 경우에, 이미지 캡쳐 시스템의 시계는 바람직하게는 직사각형의 기하학적 구조를 가질 수 있지만, 어떤 다른 기하학적 구조의 시계를 갖는 것도 가능하다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 여기에서 전술한 바와 같은 이미지 캡쳐 장치를 포함하는 휴대폰, 웹캠(webcam), 또는 휴대용 컴퓨터와 같은 휴대용 전자 장치가 제공된다. 그러한 애플리케이션에서는, 본 발명의 이미지 캡쳐 장치의 계산 유닛이 그러한 휴대용 장치에 제공되는 프로세서로 실현될 수 있다. 이와 달리, 이미지 캡쳐 장치의 센서를 포함하는 마이크로칩에 내장될 수도 있다.

본 발명의 추가의 상세한 설명 및 이점은 첨부된 도면과 함께 아래의 그 바람직한 실시예의 설명으로부터 당업자에게 명확해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따르는 이미지 캡쳐 장치의 일 실시예를 도시하는 개략도이다.

도 2a 및 2b는 본 발명의 일 실시예에 사용될 수 있고 X 및 Y 좌표로 분리 가능한 직사각형 왜곡(rectangular distortion) 패턴의 일례를 도시하는 도면이다.

도 3a 및 3b는 본 발명의 일 실시예에 사용될 수 있는 원형 대칭을 갖는 왜곡 패턴의 일례를 도시하는 도면이다.

도 4a 및 4b는 본 발명의 일 실시예에 따르는 이미지 캡쳐 장치의 계산 유닛프로그래밍하기 위해 그리고 광학 투영 시스템을 설계하기 위해 사용될 수 있는 도 2b에 나타난 것과 유사한 분리 가능한 X-Y-변환의 곡선을 도시하는 도면이다.

도 5는 종래의 이미지 캡쳐 시스템과 본 발명의 일 실시예에 따르는 이미지 캡쳐 시스템에 대해 이미지의 경계 영역과 중앙에서의 PSF를 나타내는 개략도이다.

도 6은 본 발명에 따르는 이미지 캡쳐 시스템과 비교된 종래의 이미지 캡쳐 시스템에 대해 캡쳐되는 객체의 중앙으로부터 거리 대 역유효(inverse effective) 해상도를 도시하는 그래프이다.

도 7은 표준 이미저와 비교했을 때 경계에서의 이미지 압축과 중앙에서의 이미지 확장을 제공하는 본 발명의 예시적인 광학 설계를 도시하는 도면이다.

도 1에는, 본 발명의 이미지 캡쳐 장치(1)의 개략적인 예가 도시되며, 여기에서 (도면에서는 좌측 상의, 도시 생략) 투영될 객체로부터 오는 광선(3)이 제1 렌즈(7), 개구(9), 개구(9) 뒤쪽의 제2 렌즈(11) 및 제3 렌즈(13)를 포함하는 광학 투영 시스템(5)을 통과한다. 결국, 광선(3)은 CCD 또는 CMOS 이미지 검출기(17)의 검출면(15) 상에 충돌한다.

광학 투영 시스템(5)의 렌즈들(7, 11, 13)은, 검출기 상에 투영되는 동안, 객체의 이미지가, 동일한 시계의 왜곡되지 않은 투영된 이미지와 비교할 때, 그 중앙 영역은 확장되는 반면에 그 경계 영역은 축소되도록 왜곡되게끔 설계되는 표면의 기하학적 구조를 갖는다. 렌즈들(7, 11, 13)은, 작은 입사 각도에 대해, 3개의 렌즈의 구성이 텔레포토(telephoto) 설계를 닮도록, 즉, 유효 초점 길이가 렌즈 모듈의 물리적인 길이보다 더 크도록 설계된다. 큰 입사 각도에 대해, 렌즈들은 리트로-포토(retro-photo) 시스템과 닮도록 설계된다, 즉, 유효 초점 길이가 렌즈 모듈의 물리적인 길이보다 더 작다.

검출면(15) 상에 투영되는 객체의 광이 그 후 검출기(17)의 센서 픽셀에 의해 캡쳐되어 전기 신호로 변환된다. 이들 신호는 계산 유닛(19)에 송신된다. 계산 유닛(19)은 메모리(21) 및 디스플레이 유닛(23)에 접속된다.

검출기(17)로부터 오는 신호는 메모리(21)에 저장될 수 있고/있거나 디스플레이 유닛(23) 상에 직접 디스플레이될 수 있다. 예를 들어, 비디오 애플리케이션에서, 신호들은 정상적으로 메모리에 저장되고 실시간으로 스크린 상에 디스플레이된다. 데이터가 저장되는 경우에, 데이터의 처리는 데이터를 저장하기 전이나 후 에 실행될 수 있고, 저장된 데이터는 검출기에 의해 캡쳐되는 왜곡된 이미지 또는 처리된 왜곡되지 않은 이미지 중 어느 것에 대응한다. 신호들을 처리하는 것은 소프트웨어에 의해 또는 전용 하드웨어 또는 예컨대, 단일 용도나 다용도 디지털 카메라용의 오프 카메라에 의해 실행될 수 있다. 신호 처리는 파이프라인드 아키텍처(pipelined architecture)를 사용하거나 파이프라인드 아키텍처를 사용하지 않고 실행될 수 있다.

저장된 이미지의 픽처(picture)가 더 이후의 시간의 단계에서 디스플레이될 때, 이미지 데이터가 메모리로부터 판독될 수 있다. 캡쳐된 객체의 픽처를 디스플레이하기 전에, 이미지 데이터가 투영 시스템에 의해 도입되는 왜곡을 반전시키기 위해 계산 유닛에 의해 계산되어야 한다. 상이한 신호 처리 스킴이 검출기의 해상도와 일치하지 않을 수도 있는 디스플레이의 해상도에 의존하여 상이한 디스플레이에 적용될 수 있다.

투영 시스템에 의해 영향을 받는 왜곡을 선험적으로 아는 당업자가 왜곡되지 않은 이미지를 계산하기 위한 방법으로 계산 유닛을 프로그램할 수 있음을 주목해야 한다.

도 2a는 직사각형 패턴을 도시한다. 도 2b에는, 도 2a의 패턴의, 실제로는 본 발명의 일 실시예의 광학 투영 시스템에 의해 투영된 표시가 도시되어 있다. 투영은 패턴이 중앙 영역에서 확장되고 경계 영역에서 압축되도록 왜곡된다. 이 특정 예에서, 왜곡을 나타내는 변환이 수평 및 수직 축에서 별개이다.

도 3a는 등거리 링을 갖는 원형 대칭의 패턴을 도시한다. 도 3b에는, 도 3a 의 패턴의, 본 발명의 일 실시예의 광학 투영 시스템에 의해 투영된 표시가 도시되어 있다. 투영은 패턴이 중앙 영역에서 확장되고 경계 영역에서 압축되도록 왜곡된다.

도 4a 및 4b는 이미지 센서에 의해 제공되는 신호들로부터 왜곡되지 않은 이미지를 계산하는 데 사용될 수 있는 도 2b에서 사용된 것과 유사한 분리 가능한 변환의 예시적인 변환 함수를 도시한다. 광학 투영 시스템에 의해 제공되는 투영 왜곡 함수가 시뮬레이션에 의해서나 측정에 의해 알려질 때, 그러한 변환 함수는 예컨대, 다항식 근사에 의해 투영 왜곡 함수의 역으로서 도출될 수 있다. 따라서, 투영되는 왜곡된 이미지 내에서의 픽셀의 위치 x_d로부터 왜곡되지 않은 이미지 내에서의 이 픽셀의 위치 x_nd 가 도 3a에 도시된 전달 함수를 사용하여 계산될 수 있다. 동일한 것이 도 3b의 전달 함수가 사용될 수 있는 y-좌표에 대해 적용한다.

따라서, 분리 가능한 변환을 사용하는 것은, 필요한 처리를 실행하는 1차원 연산자(one-dimensional operator)를 실현하기 위해, 작은 1차원 어레이로 변환 함수를 저장하기 위해, 그리고 고속 처리 알고리즘용으로 유리하다. X-Y 분리 가능한 좌표 왜곡은 왜곡 이미지를 보정하기 위해 필요한 처리를 적용한 후에 직사각형 비왜곡 이미지에 대해 왜곡된 이미지를 캡쳐하는 직사각형 검출 어레이를 변환하기 때문에 또 다른 이점이 있다.

이와 달리, 방사 대칭 왜곡(예컨대, 도 3b에 도시된 바와 같은)을 갖는 광학 투영 시스템을 사용할 때, 중앙으로부터 픽셀의 방사상 거리에만 의존하는 전달 함 수가 사용될 수 있다. 여기에서, 왜곡되지 않은 이미지의 좌표를 계산하기 위해 극좌표가 사용될 수 있다.

도 5는 종래의 이미지 캡쳐 시스템(실선 A)와 본 발명의 일 실시예에 따르는 이미지 캡쳐 시스템(점선 B)에 있어서의 이미지의 중앙에서 및 경계 영역에서 PSF를 나타내는 개략도를 도시한다. x-축 상에서, 픽셀의 크기는 개략적으로 도시된다.

종래의 시스템에서, PSF의 FWHM은 픽셀 크기보다 더 크고, 경계 영역에서 오버샘플링이 발생하는 것을 알 수 있다. 중앙에서, PSF의 FWHM은 픽셀 크기보다 더 작아서 광학 정보가 낭비된다. 이에 반대로, 본 발명의 일 실시예에 따르는 이미지 캡쳐 시스템에 있어서의 PSF의 FWHM은 중앙에서와 경계 영역에서의 양자에서 픽셀의 크기와 필적할 만할 수 있다. 최적의 경우에는, 오버샘플링이 발생하지 않고, 광학 정보가 낭비되지 않는다.

요약하면, 본 발명에 대해서는 다음 내용이 주목되어야 한다: 일반적으로, 광학적인 기하학적 왜곡은 광학 해상도(광학 및 그와 함께 채용되는 수차의 특성에 의해서만 제한됨)를 디지털 검출기 어레이의 픽셀에 의해 도입되는 디지털 해상도에 일치시킨다. 기하학적 왜곡은 원하는 최대의 줌 값에 따라 선택된다. 그럼에도 불구하고, 이미지는 이미지의 중앙에서 늘어나기 때문에, 동일한 시계를 유지하도록 경계에서 압축되어야 한다. 이 압축 효과가 실행될 수 있어 경계에서의 화질이 표준 이미지 캡쳐 장치의 화질과 필적할 만하게 된다. 이것은 이미지 내의 위치에 대한 공간 해상도의 의존성으로 인해 가능하다.

도 6은 본 발명의 예시적인 실시예에서 이 현상을 개략적으로 도시한다: y-축은 표준(실선 a)의 유효 해상도의 및 본 발명(실선 b)에 따르는 캡쳐 장치의, 즉, 2개의 점원들 사이의 최소 거리의 역 "d"(㎜당 라인들의 단위로)를 도시하며, 여기에서 2개의 점원들은 구별될 수 있다(단일 점원으로 나타나는 것보다). x-축은 객체의 중앙으로부터 객체 평면 상의 점까지의 객체 평면에서의 거리를 나타낸다. 이 예에서, 표준 장치의 유효 초점 길이는 4㎜인 것으로 가정되고, F-수(F/#)는 3인 것으로 가정되며, 렌즈 모듈의 시계는 대략 +/-30°이고, 렌즈 모듈로부터 객체의 거리는 400㎜인 것으로 가정된다. 해상도 곡선은 객체 평면에서의 해상도를 나타낸다(즉, 렌즈 모듈로부터 400㎜ 떨어져 있다). 예를 들면, 2M 픽셀 이미지 캡쳐 장치에서, 아래의 가정을 고려하여 값들을 y-축에 할당할 수 있다:

1. 회절 한계는 대략 1.5㎛(람다 X F/#)이다;

2. 표준 대량 생산되는 트리플릿 이미지 캡쳐 장치의 PSF(센서 평면에서의)의 FWHM은 이미지의 중앙 부분에서의 회절 한계의 대략 33% 즉, 대략 4.5㎛에 도달할 수 있다;

3. 에지(센서 평면에서의)에서의 해상도가 대략 9.0㎛인 것을 의미하는, 이미지의 에지에서의 다른 대략 50% 해상도 저하가 존재한다.

이것은 픽셀이 9.0㎛보다 작을 때마다, 표준 이미지 캡쳐 장치가 채용될 때 이미지의 에지에서 오버샘플링이 존재하는 것을 의미한다. 또한, 픽셀이 4.5㎛보다 클 때마다, 표준 이미저의 CMOS 센서는 이미지 중앙에서 전체 이미지 정보를 캡쳐하지 않는다. 이러한 이유로, 예컨대, 4.5㎛ CMOS 센서(또는 상이한 컬러를 검 출하는 2.2㎛ 픽셀)를 사용하는 것이 더욱 바람직하다.

이들 조건 하에, 표준 이미저(실선 a)의 및 본 발명에 따르는 제안된 이미저(실선 b)의 (객체 평면에서 측정된) ㎜당 라인의 단위의 유효 역 해상도 d가 도 6에 제공된다. 여기에서, x-축은 객체의 중앙으로부터 객체 상의 다른 점까지의 거리 x를 나타내며, 여기에서 x=230㎜에 대해, 시청각은 객체의 경계에 대응하는 대략 30°이다. 이 실시예에서, 본 발명의 이미지 캡쳐 장치의 해상도가 이미지의 중앙에서 종래의 이미지 캡쳐 장치의 해상도의 대략 2배이고, 그 경계에서는 종래의 장치의 해상도와 같다는 것을 알 수 있다.

도 6의 실선 b가 제안된 광학 시스템의 비선형 배율 곡선을 고려하며, 그에 따라 그 중앙에서 높은 해상도를 제공하는 것을 주목하는 것이 중요하다. 이 실시예의 PSF의 폭은 전체 캡쳐 장치의 전반에 걸쳐 완전히 일정하며, 그것은 4.5㎛와 같다. 이것이 센서 픽셀을 더욱 효과적으로 이용할 수 있게 한다. 상이한 배율값은 객체 전반에 걸쳐 상이한 해상도값을 야기한다.

이상의 설명에서, 상이한 배율, 해상도 등은 투영면의 경계 영역이나 중앙 영역에 대해 항상 언급되어 왔음을 주목해야 한다. 그러나, 당업자가 쉽게 인식하는 바와 같이, 이들 2개의 영역 사이의 급한 전이는 존재하지 않지만, 언급한 파라미터들은 경계로부터 중앙까지 연속적으로 변화한다.

도 7에서는, +/-30°의 표준 시계에 대해 경계에서 이미지 압축과 중앙에서이미지 확장을 제공하는 방사상 왜곡을 야기하는 본 발명에 따르는 예시적인 광학 설계가 제공된다. 모든 광학 표면의 구형 및 비구형 계수와 개구는 렌즈가 만들어 진 재료와 함께 아래와 같이 제공된다:

이상의 설명은 예시적인 것이며, 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것이 아니라, 실제로는 첨부된 청구항들에서 한정된다. 또한, 본 출원과 동일한 발명자들에 의해 부분적으로 제작된 미국 특허 5,909,312호 및 6,343,307B1호에 포함되는 전체 개시내용은 참고로 여기에 통합된다.

Claims (24)

1. 검출면을 갖는 전자 이미지 검출기, 및

   상기 검출면 상에 시계 내에서의 객체를 투영하는 광학 투영 시스템

   을 포함하며,

   상기 광학 투영 시스템은, 투영된 이미지가 상기 시계의 중앙 영역에서는 확장되고 상기 시계의 경계 영역에서는 압축되도록 하는 왜곡된 방법으로 상기 객체를 투영하도록 되어 있는, 이미지 캡쳐 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 이미지 검출기의 상기 검출면은 소정 크기의 픽셀을 포함하고,

   상기 투영 시스템은 상기 시계의 상기 경계 영역에서의 그 점 확산 함수가 상기 이미지의 대응하는 픽셀의 크기의 3배 미만인, 바람직하게는 2배 미만인 최대의 1/2에서 전체 폭을 갖도록 되어 있는, 이미지 캡쳐 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 투영 시스템은 상기 시계의 상기 경계 영역에서의 그 점 확산 함수가 상기 이미지 검출기의 대응하는 픽셀의 크기에 근본적으로 대응하는 최대의 1/2에서 전체 폭을 갖도록 되어 있는, 이미지 캡쳐 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 투영 시스템은 상기 투영된 이미지의 상기 중앙 영역을 확대하도록 되어 있어, 상기 시계의 상기 중앙 영역에서의 상기 투영된 이미지의 광학 배율이 상기 시계의 상기 경계 영역에서의 상기 투영된 이미지의 상기 배율의 2배 초과, 바람직하게는 3배 초과, 더욱 바람직하게는 4배 초과하는, 이미지 캡쳐 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 투영 시스템은 상기 시계의 어떤 부분적인 영역의 국소 배율이 선택되게 하여, 그러한 부분적인 영역에서의 점 확산 함수가 상기 부분적인 영역이 투영되는 상기 이미지 검출기의 대응하는 픽셀의 크기에 근본적으로 대응하는 최대의 1/2에서 전체 폭을 갖는 데 적합한, 이미지 캡쳐 장치.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 이미지 검출기로부터 획득되는 전자 정보를 조작하는 계산 유닛을 더 포함하는, 이미지 캡쳐 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 이미지 검출기는,

   각 유형이 각각 상기 투영된 이미지의 상이한 컬러 성분을 검출하도록 소정의 범위의 컬러에 민감한 상이한 타입의 서브픽셀을 포함하는 픽셀을 갖고, 상기 계산 유닛은 상이한 유형의 서브픽셀로부터의 데이터를 다르게 계산하도록 되어 있 는, 이미지 캡쳐 장치.
8. 제7항에 있어서,

   상기 계산 유닛은 색수차로 인한 이미지 에러를 보정하는 데 적합한, 이미지 캡쳐 장치.
9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 계산 유닛은 상기 광학 투영 시스템에 의해 도입되는 상기 검출된 이미지의 왜곡을 컴퓨터를 사용하여 보정하는 데 적합한, 이미지 캡쳐 장치.
10. 제9항에 있어서,

    상기 광학 투영 시스템은 왜곡된 방법으로 투영하는 데 적합하여, 상기 투영된 이미지의 왜곡이 x-방향 및 x-방향에 수직인 y-방향으로 분리 가능한, 이미지 캡쳐 장치.
11. 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 계산 유닛은 상기 투영된 이미지의 상기 중앙 영역에 대응하는 데이터를 컴퓨터를 사용하여 압축하고, 상기 투영된 이미지의 상기 경계 영역에 대응하는 데이터를 압축하지 않기 위한 알고리즘을 포함하는, 이미지 캡쳐 장치.
12. 제6항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 계산 유닛은 상기 투영된 이미지의 상기 중앙 영역으로부터 주밍된 왜곡되지 않은 부분적인 이미지를 잘라내서 계산하는 데 적합한, 이미지 캡쳐 장치.
13. 제6항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 계산 유닛은, 각 패키지가 상기 투영된 이미지의 부분에 대응하는 별개의 정보 패키지들에 대해 별도로 상기 이미지 검출기로부터 획득된 전자 정보의 조작을 실행하는 데 적합한, 이미지 캡쳐 장치.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 광학 투영 시스템은 사출 성형에 의해 형성된 플라스틱 또는 유리로 만들어진 적어도 하나의 렌즈를 포함하는, 이미지 캡쳐 장치.
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 이미지 검출기의 화소들은 전체 검출기 표면 상에서 균일한 크기를 갖는, 이미지 캡쳐 장치.
16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,

    체적인 1000 ㎣ 미만, 바람직하게는 500 ㎣ 미만, 바람직하게는 200 ㎣ 미만, 그리고 더욱 바람직하게는 100 ㎣ 미만인, 이미지 캡쳐 장치.
17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 광학 투영 시스템은 6개 미만의 렌즈, 바람직하게는 4개 미만의 렌즈, 바람직하게는 3개 미만의 렌즈, 그리고 더욱 바람직하게는 하나의 렌즈만을 포함하는, 이미지 캡쳐 장치.
18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 광학 투영 시스템은 고정된 초점 길이를 갖는, 이미지 캡쳐 장치.
19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,

    저장 유닛을 더 포함하며, 상기 투영되는 왜곡된 이미지에 대응하는 상기 이미지 검출기로부터 획득된 전자 정보가 상기 저장 유닛에 저장되는, 이미지 캡쳐 장치.
20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 광학 투영 시스템은 상기 검출면 상에 방사상 대칭의 왜곡을 갖고 시계 내에 객체를 투영하는 데 적합한, 이미지 캡쳐 장치.
21. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 광학 투영 시스템은 상기 검출기의 검출면 상에 투영되는 상기 시계 및 상기 검출기의 상기 검출면이 동일한 형상을 갖도록 하는 데 적합한, 이미지 캡쳐 장치.
22. 자체 내에 일체화되는 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 따르는 이미지 캡쳐 장치를 포함하는 휴대폰.
23. 자체 내에 일체화되는 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 따르는 이미지 캡쳐 장치를 포함하는 휴대용 컴퓨터.
24. 자체 내에 일체화되는 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 따르는 이미지 캡쳐 장치를 포함하는 웹캠.

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