KR20090040452A - 광의 설정들을 자동으로 제어하기 위한 장치, 광을 제어하기 위한 방법, 컴퓨터 프로그램 및 레코드 캐리어 - Google Patents

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리차드 페트루스 클레이호스트
에듀어드 요한네스 메이어
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코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

본 발명은 광의 설정들을 모니터링하는 데에 특히 적합한 통합된 이미지 인식 및 스펙트럼 검출 장치에 관한 것이다. 본 발명은 이미지 인식 및 광의 스펙트럼 검출에 의해 광의 설정들을 자동으로 제어하는 것, 특히 이미지 인식에 응답하여 광의 컬러 포인트를 자동으로 제어하는 것에 관한 것이다. 본 발명은 통합된 이미지 인식 및 스펙트럼 검출 장치(10)로서, 이미지 및 모션을 인식하기 위한 이미지 센서 어레이(12), 및 수신된 광의 스펙트럼 성분들을 검출하기 위하여, 이미지 센서 어레이(12)의 감광 표면의 적어도 일부를 덮는 광 필터링 구조체(14)를 포함하는 통합된 이미지 인식 및 스펙트럼 검출 장치를 제공한다. 본 발명은 이미지 및 모션의 인식과 스펙트럼 성분들의 검출을 조합하여, 광의 설정들에 대한 정교한 자동 제어를 구현할 수 있게 하는 주된 이점을 갖는다.
이미지 인식, 모션 인식, 스펙트럼 검출, 컬러 포인트, 자동 제어

Description

통합된 이미지 인식 및 스펙트럼 검출 장치, 광의 설정들을 자동으로 제어하기 위한 장치, 광을 제어하기 위한 방법, 컴퓨터 프로그램 및 레코드 캐리어{AN INTEGRATED IMAGE RECOGNITION AND SPECTRAL DETECTION DEVICE AND A DEVICE AND METHOD FOR AUTOMATICALLY CONTROLLING THE SETTINGS OF A LIGHT BY IMAGE RECOGNITION AND SPECTRAL DETECTION OF THE LIGHT}
본 발명은 광(light)의 설정들(settings)을 모니터링하는 데에 특히 적합한 통합된 이미지 인식 및 스펙트럼 검출 장치에 관한 것이다. 본 발명은 이미지 인식 및 광의 스펙트럼 검출에 의해 광의 설정들을 자동으로 제어하는 것, 특히 이미지 인식 및 스펙트럼 검출에 응답하여 광의 컬러 포인트를 자동으로 제어하는 것에 관한 것이다.
환경 지능(ambient intelligence) 환경에서의 직관적 인터랙션은 음향 시스템, 영화 채널 또는 조명 시스템과 같은 시스템을 조절하는 사용자-친화적인 방식을 구성한다. 예를 들어 조명을 어둡게 하거나, 스폿라이트를 변화시키거나, 음향 볼륨을 증가시키는 것과 같은 원하는 효과를 달성하기 위해서는, 이러한 직관적 인터랙션으로 인한 변화들이 모니터링될 필요가 있다. 조명 시스템의 경우, 광의 강도 및 컬러와 같은 수개의 파라미터들이 모니터링될 수 있다. 직관적 인터랙션의 전형적인 예는 샵 윈도우에서의 조명인데, 설정이 변할 수 있거나 물체들이 서로 다른 지점들에 배치될 수 있으므로, 샵 윈도우 내에서 소정의 조명 효과를 유지하기 위해서 광원의 광 강도 및/또는 컬러를 조절할 필요가 있을 수 있다.
특히, 예를 들어 적색, 녹색 및 청색(RGB) LED(또는 보다 많은 및/또는 다른 컬러의 LED들)를 갖는 LED(발광 다이오드)들에 의해 백색광이 발생되는 최근의 조명 시스템에서, 각각의 개별 LED로부터 나오는 광이 다른 LED들로부터 오는 광과 적절하게 조합되면 LED들로부터의 혼합된 광은 백색광으로만 될 것이므로, 광 컬러의 모니터링이 중요하다. 그러한 LED 기반의 조명은 예를 들어 LCD 백라이팅, 공업용 냉동고 조명 및 백색광 조명과 같은 응용 분야에서 널리 사용된다. 혼합된 백색광을 발생시키기 위해 개별 RGB 광원들을 포함하는 각각의 조명 시스템은, 개별 RGB 광원들의 광학적 특성이 통상적으로 온도, 전기 공급 및 노화에 따라 달라지기 때문에 서로 다른 문제점을 나타낸다. 예를 들어, LED는 온도가 증가하면, 전형적인 LED에 의해 발생되는 광이 보다 긴 파장으로의 스펙트럼 편이를 갖고, 광 강도가 증가하고, 스펙트럼 확장(broadening)이 발생하는 양상을 나타낸다. 전형적인 LED의 순방향 전류가 증가하면, 보다 짧은 파장으로의 스펙트럼 편이가 발생하고, 강도가 증가한다. 또한, 노화는 광 강도가 감소하고 스펙트럼 변화가 발생하는 효과를 갖는다. 또한, LED는 피크 파장 확산 및 강도 확산을 유발하는 배치-투-배치 변동(batch-to-batch variation)을 나타낸다. 또한, 개별 LED들의 특성은 동일 LED 제조 공정에 대해서 배치(batch)마다 크게 다르고, 제조자마다 크게 다르다. 그러므로, LED 기반 조명에 의해 생성되는 광의 품질이 현저하게 달라질 수 있고, 적절한 모니터링 및 피드백 시스템없이는, 백색광의 요구되는 조명 레벨 및 원하는 컬러를 얻을 수 없다.
본 발명의 목적은 광의 설정들을 모니터링하고 광을 제어하기 위한 피드백을 제공하는 데에 적합한 장치, 및 예를 들어 RGB 기반 LED 광과 같은 광의 설정들을 자동으로 제어하기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
앞에 규정된 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 통합된 이미지 인식 및 스펙트럼 검출 장치로서,
이미지 및 모션을 인식하기 위한 이미지 센서 어레이, 및
수신된 광의 스펙트럼 성분들을 필터링하기 위하여, 이미지 센서 어레이의 감광 표면의 적어도 일부를 덮는 광 필터링 구조체
를 포함하는 통합된 이미지 인식 및 스펙트럼 검출 장치를 제공한다.
앞에 규정된 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 이미지 인식 및 광의 스펙트럼 검출에 의해 광의 설정들을 자동으로 제어하기 위한 장치로서,
이미지 및 모션을 인식하도록 구성된 이미지 감지 수단,
수신된 광의 스펙트럼 성분들을 검출하도록 구성된 스펙트럼 검출 수단, 및
인식된 이미지 및 모션과 스펙트럼 성분들에 응답하여, 광원에 의해 방출된 광을 자동으로 제어하도록 구성된 제어 수단
을 포함하는 장치를 제공한다.
앞에 규정된 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 이미지 인식 및 광의 스펙트럼 검출에 의해 광의 설정을 자동으로 제어하기 위한 방법으로서,
이미지 감지 수단이 이미지 및 모션을 인식하고,
스펙트럼 검출 수단이 수신된 광의 스펙트럼 성분들을 검출하고,
제어 수단이 인식된 이미지 및 모션과 스펙트럼 성분들에 응답하여, 광원에 의해 방출된 광을 자동으로 제어하는 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 특징적 양태들은, 예를 들어 직관적 인터랙션을 위한 물체의 움직임과 광의 스펙트럼 성분 둘다가 검출될 수 있다는 이점을 제공한다. 따라서, 시스템과 직관적으로 인터랙션할 수 있게 함으로써 복잡한 조명 시스템의 사용 편의를 증가시키고, 조명 시스템의 스펙트럼 성분들을 검출하고 모니터링함으로써 광 설정들의 모니터링을 개선하는 것이 가능하다. 구체적으로, 본 발명에 따른 통합 장치는 이미지 센서 어레이와 광 필터링 구조체를 단일 장치로 조합하는 이점을 제공한다. 이에 의해 두 구성요소들을 전기적으로 접속할 수 있으므로, 그 구성요소들 간의 별도의 접속이 요구되지 않는다. 예를 들어, 그러한 통합된 장치는 특히 RGB LED 기반 조명 시스템인 복잡한 조명 시스템을 효율적으로 제어하는 데에 적용될 수 있는 한편, 공간 내에서의 조명 시스템의 사용자들의 움직임과 같은 물체의 움직임을 검출하는 것에 의한 직관적 인터랙션 또한 구현될 수 있다. 예를 들어, 광 설정들의 원하는 변화를 나타내는 데에 사용될 수 있는 특정 움직임이 장치의 이미지 센서 어레이를 통해 검출될 수 있고, 광 설정들의 원하는 변화, 예를 들어 컬러 및 강도의 변화가 통합된 장치의 분광계 부분에 의해 모니터링될 수 있다. 이미지 인식 및 광의 스펙트럼 검출에 의해 광의 설정들을 자동으로 제어하기 위한 장치 및 방법은, 예를 들어 광 설정들을 변경하기 위한 직관적 인터랙션을 위한 이미지 및 모션이 인식될 수 있는 동시에, 스펙트럼 성분들을 검출하는 것을 통해 설정들의 변화가 검출될 수 있어서, 설정 변경들에 관한 거의 즉각적인 피드백을 제공한다는 이점을 제공한다. 이에 의해, 직관적 인터랙션 및 광 설정들의 효율적 모니터링을 제공하는 조명 시스템을 만드는 것이 가능해진다.
본 발명이 LED 조명에만 국한되는 것이 아니라, 스펙트럼 검출과 이미지 인식을 조합하는 것이 바람직할 모든 종류의 조명에 대해 사용될 수 있음에 유의해야 한다. 이는 실내에 있는 사람의 움직임 또는 무드(얼굴 표정)가 그 실내에서의 광 컬러(예를 들어 형광등일 수도 있음)의 적절한 변화에 반영되는 환경 지능 영역일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광 필터링 구조체는 수신된 광의 스펙트럼 성분들을 검출하기 위하여 이미지 센서 어레이의 감광 표면의 일부를 덮는 파브리-페로(Fabry-Perot) 공진기 구조체일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 광 필터링 구조체는 수신된 광의 스펙트럼 성분들을 검출하기 위하여 이미지 센서 어레이의 감광 표면의 일부를 덮는 에지 필터 어레이(edge filter array)일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 에지 필터 어레이는 컷 필터드 글래스(cut filtered glass)의 어레이일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 통합된 장치의 파브리-페로 공진기 구조체는 2개의 반투명 금속층과, 그 2개의 반투명 금속층 사이에 개재된 유전체층을 포함할 수 있다. 따라서, 금속층의 증착(evaporation) 및 유전체층의 적층(deposition)과 같은 통상적인 반도체 제조 방법으로 공진기 구조체를 구현하는 것이 가능하다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 금속층들 중 하나는 이미지 센서 어레이의 감광 표면의 적어도 일부 상에 제1 반사성 및 부분 투명층(first reflective and partly transparent layer)으로서 적층될 수 있고, 유전체층은 제1 반사성 및 부분 투명층 상에 후속하여 적층될 수 있고, 금속층들 중 다른 하나는 유전체층 상에 제2 반사성 및 부분 투명층으로서 적층될 수 있다. 따라서, 공진기 구조체는 레이어-바이-레이어(layer by layer) 방식으로 효율적으로 제조될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 유전체층은 수신된 광의 서로 다른 스펙트럼 성분들을 필터링할 수 있도록 하기 위하여 서로 다른 두께를 포함할 수 있다. 따라서, 광의 설정들을 보다 정밀하게 모니터링하는 것이 가능하다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 두께는 스텝들로 변화(graduated in steps), 예를 들어 거의 동일한 스텝으로 변화할 수 있다. 따라서, 공진기 구조체는 수신된 광의 특정 성분들, 예를 들어 광원의 특징적 스펙트럼 성분들을 필터링하도록 준비될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 스텝들로 계층 설정(graduation in steps)하기 위하여, 유전체층은 통상적인 리소그래피를 이용하여 적층 후에 서로 다른 처리 단계들에서 에칭될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 파브리-페로 공진기 구조체는 서로 다른 두께의 수개의 세그먼트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 파브리-페로 공진기 구조체는 체스판형 구조체를 형성하도록 세그먼트화될 수 있는데, 이 경우 각각의 사각형 세그먼트는 유전체층의 거의 동등한 두께를 갖는 영역, 즉 입사광의 특정한 스펙트럼 성분을 필터링하도록 조절된 영역에 대응한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 이미지 센서 어레이는 CCD(charged coupled device), 포토다이오드 어레이, 또는 CMOS 게이트 어레이일 수 있다. 필터 신호 당 신호(the signal per filter signal)를 향상시키기 위해, 파브리-페로 공진기의 개별 "화소"(따라서, 단일 유전체 두께를 갖는 영역)는 이미지 센서 어레이의 다수의 "화소"를 덮을 수 있다는 점에 유의한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 이미지 인식 및 광의 스펙트럼 검출에 의해 광을 제어하기 위한 장치의 제어 수단은, 광원에 의해 방출된 광의 강도 및 컬러가 인식된 이미지 및 모션과, 직관적인 모션 광 제어(intuitive motion light control)를 위한 알고리즘에 따라 조절되도록, 인식된 이미지 및 모션을 처리하도록 더 구성될 수 있다. 예를 들어, 제어 수단은 마이크로프로세서 또는 컨트롤러와, 직관적 모션 광 제어를 위한 알고리즘을 저장하기 위한 메모리에 의해 구현될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어 수단은 광원에 의해 방출된 광의 컬러가 컬러 조절을 위한 알고리즘 및 검출된 스펙트럼 성분들에 따라 조절되도록, 검출된 스펙트럼 성분들을 처리하도록 더 구성될 수 있다. 마찬가지로, 제어 수단은 마이크로프로세서 또는 컨트롤러와, 광 조절을 위한 알고리즘을 저장하기 위한 메모리에 의해 구현될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제어 수단은 인식된 이미지들의 역추적(backtracking) 및 이미지 분석에 의해 입사 광의 방향을 결정함으로써 광원 위치를 처리하도록 더 구성될 수 있다. 광원 위치가 이미지 센서 어레이에 의해 이미징되기 때문에, 광원의 방향의 결정이 가능하다. 파브리-페로 공진기 구조체가 각도 의존성(angular dependence)을 갖기 때문에, 즉 서로 다른 각도에서 파브리-페로 공진기로 들어오는 광은 필터의 서로 다른 스펙트럼 응답을 유발하기 때문에, 광원 위치 또는 입사광의 방향이 유용할 수 있다. 따라서, 입사광의 스펙트럼 성분을 정확하게 검출하기 위해서는, 광이 어디로부터 오는지를 아는 것이 중요한데, 이는 이미지 센서 어레이로부터 알 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 제어 수단은 결정된 입사광의 방향에 따라 파브리-페로 공진기 구조체에 의해 검출된 스펙트럼 성분들을 정정하도록 더 구성될 수 있다.
이미지 감지 수단 및 스펙트럼 검출 수단은 앞에서 설명된 본 발명에 따른 통합된 장치에 의해 구현될 수 있다.
또한, 제어 수단도 본 발명의 실시예에 따라 통합된 장치 내로 통합될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 컴퓨터 프로그램이 제공될 수 있는데, 이 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터에 의해 실행될 때 본 발명에 따른 방법의 적어도 일부를 실행할 수 있다. 예를 들어, 제어 수단은 컴퓨터 프로그램에 의해 구현될 수 있다. 그러한 경우에, 컴퓨터 프로그램을 실행하는 컴퓨터는 이미지 감지 수단 및 스펙트럼 검출 수단으로부터 신호를 수신할 수 있으며, 이미지 감지 수단에 의해 검출된 임의의 인터랙션에 대응하는 광 설정들을 조절하고, 스펙트럼 검출 수단에 의해 검출된 스펙트럼 성분들에 대응하는 광 설정들을 조절하기 위해, 수신된 신호를 처리할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, CD-ROM, DVD, 메모리 카드, 플로피 디스크 또는 유사한 저장 매체와 같은 레코드 캐리어(record carrier)가 본 발명에 따른 컴퓨터 프로그램을 저장하기 위해 제공될 수 있다.
여기에 개시된 것과 그 이외의 본 발명의 양태들은 이하에 설명된 실시예(들)를 참조하여 분명해지고 명확해질 것이다.
본 발명은 실시예들을 참조하여 이하에서 더 상세하게 설명될 것이다. 그러나, 본 발명은 그러한 실시예들로만 국한되는 것이 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 통합된 이미지 인식 및 스펙트럼 검출 장치의 실시예를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 통합된 이미지 센서 어레이 및 스펙트럼 검출기의 다른 실시예의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 이미지 인식 및 광의 스펙트럼 검출에 의해 광을 제어하기 위한 장치의 실시예의 블럭도.
도 1에 도시된 통합된 이미지 인식 및 스펙트럼 검출 장치(10)는 통상적인 반도체 제조 방법으로 제조된 반도체 장치이다. 이 장치는 CCD, 포토다이오드 어레이 또는 CMOS 게이트 어레이와 같은 이미지 센서 어레이(12), 및 이미지 센서 어레이(12)의 감광 표면 상에 배치된 분광계(14)를 포함한다. 이미지 센서 어레이(12)의 감광 표면의 일부만을 덮는 분광계(14)는 도 2에 단면도로 도시된 것과 같은 파브리-페로 공진기 구조체에 의해 구현된다. 따라서, 분광계는 파브리-페로 공진기 구조체(14)에 의해 덮인, 이미지 센서 어레이(12)의 부분에 충돌하는 광에 대한 필터로서 기능한다. 이미지 센서 어레이의 덮인 부분은 충돌하는 광의 특정 스펙트럼 성분을 검출하도록 기능한다.
파브리-페로 공진기 구조체는 입사광(32)이 2개의 코팅된 표면 간에서 다수의 반사(34 및 36)를 겪게 되는 광학적 간섭계이다. 도 2의 파브리-페로 공진기 구조체는 2개의 반투명 금속층(16, 18)과, 그 2개의 반투명 금속층(16, 18) 사이에 개재된 예를 들어 SiO2 에탈론(etalon)인 유전체층(20)을 포함한다. 따라서, 2개의 반투명 금속층(16, 18) 사이에 광빔을 위한 공동이 규정되고, 그 안에서 광빔(24, 26)이 다수회 반사될 수 있다.
파브리-페로 공진기는 입사광을 위한 협대역 필터를 형성한다. 유전체층(20)의 두께는 파브리-페로 공진기 구조체(14)의 필터링 기능을 규정한다. 입사광빔(32)의 새로 만들어지는 파면들(emerging wave fronts)은 그들 간에 위상차가 없는 경우에만 보강 간섭한다. 다른 파장들에서는, 투과된 파면들의 소멸 간섭이 투과되는 강도를 제로를 향해 감소시킨다. 그러므로, 파브리-페로 공진기 구조 체(14)는 특정 파장(광빔(34))은 투과시키고 다른 파장(광빔(36))은 반사하여 광원으로 되돌려보내는 필터로서 기능한다. 충돌하는 스펙트럼(impinging spectrum)은 파브리-페로 공진기 구조체에서 필터링되고, 선택된 스펙트럼 성분의 강도는 기저 이미지 센서 어레이(12)를 사용하여 투과 시에 측정된다.
2개의 반투명 금속층 사이에 넣어진 유전체층(20)의 두께는 튜닝되어야 하는 파장을 결정한다. 금속층(16 및 18)의 반사율은 투과되는 스펙트럼의 FWHM(full-width-at-half-mean), 및 파장이 선택될 수 있는 특이성(the specificity with which the wavelength can be selected)을 결정한다.
입사광으로부터 몇가지 스펙트럼 성분을 필터링하기 위하여, 파브리-페로 공진기 구조체(14)는 서로 다른 두께의 영역들을 포함할 수 있다. 도 2에서, 유전체층(20)은 스텝으로 변화되므로(graduated in a step), 2개의 서로 다른 두께 d1 및 d2를 가지고, 그에 따라 공진기 구조체가 튜닝되는 2개의 서로 다른 파장을 규정한다. 계층 설정(graduation)은 유전체층(20)의 부분들이 소정량만큼 에치백되어 계층 설정된 부분을 갖는 구조체가 이루어질 수 있게 하는 에칭 기술에 의해 얻어질 수 있다.
파브리-페로 공진기 구조체를 복수의 파장으로 튜닝하기 위하여, 도 1에 도시된 직사각형 파브리-페로 공진기 구조체는 2개의 서로 다른 방향의, 예를 들어 x 및 y 방향의 스텝들로 계층이 정해져서, 체스판형 구조체가 형성될 수 있다. 이러한 체스판형 구조체는 복수의 직사각형 영역(15)을 포함하며, 이 영역들 각각은 특 정 두께 dxy를 갖는 유전체층 영역에 대응한다. 이와 같이 파브리-페로 공진기 구조체를 서로 다른 두께를 갖는 영역들(15)로 세그먼트화하면, 공진기는 서로 다른 파장들로 튜닝될 수 있다. 더 세밀한 세그먼트화가 선택될수록, 입사광의 더 많은 서로 다른 파장 또는 스펙트럼 성분이 각각 검출될 수 있다.
도 2의 공진기 구조체는 그것을 이미지 센서 어레이(12) 상에 코팅함으로써 만들어질 수 있다. 이러한 코팅 프로세스는 예를 들어 스펙트럼 검출기로 될 센서 어레이(12)의 부분 상에 초기 반사층(16)(부분적으로 투명함, 예를 들어 Al층)을 적층함으로써 행해질 수 있다. 적층 프로세스는 증착에 의해 수행될 수 있다. 이어서, 서로 다른 유전체 두께 d1 및 d2를 갖고 따라서 서로 다른 필터 응답을 갖도록, 통상적인 리소그래피를 이용하여 서로 다른 에치 스텝들로 에칭된, 예를 들어 PECVD SiO2층인 유전체층(20)이 적층된다. 마지막으로, 필터 어레이의 완성을 위하여, 예를 들어 Ag층인 제2 반사층(부분적으로 투명함)(18)이 (예를 들어, 마찬가지로 증착에 의해) 유전체층(20) 상에 적층된다.
도 3에서, LED 조명 어레이와 같은 조명 시스템(24)의 설정을 자동으로 제어하기 위하여, 도 1에 도시된 것과 유사한 통합된 장치(10)가 사용된다. 라이트 바(light bar, 24)는 RGB LED(26, 28, 30)를 이용하여 백색광을 생성한다. 생성된 광의 컬러를 정확하게 제어하기 위해서는, 생성된 광에 포함된 특정 스펙트럼 성분들을 검출하는 것이 중요하다. 통합된 장치(10)는 RGB LED(26, 28, 30)에 의해 생성된 광을 수신하고, 장치(10)의 이미지 센서 어레이(12)의 감광 표면의 중앙에 코 팅된 파브리-페로 공진기 구조체(14)를 이용하여 특정 스펙트럼 성분들, 예를 들어 R, G, B 성분을 결정한다.
검출된 스펙트럼 성분들은 컬러 설정 제어 알고리즘으로 처리하기 위하여 장치(10)로부터 제어 수단(22)으로 전달된다. 제어 알고리즘은 원하는 컬러 포인트가 얻어지도록 RGB LED(26, 28, 30)를 제어하도록 적응된다. 이미지 센서 어레이는 이미지 및 모션, 예를 들어 조명 시스템(24)의 설정을 조절하기 위한 사용자 인터랙션을 인식하는 역할을 한다.
전형적인 응용은 광 강도의 직관적인 인터랙티브 제어이다. 사용자가 광 강도를 증가시키고자 할 때, 그 사용자는 장치(10)의 앞에서 팔을 들어올릴 수 있다. 예를 들어 CCD인 이미지 센서 어레이(12)는 팔의 모션을 인식하고, 제어 수단(22)에 각각의 신호를 전송한다. 인터랙티브 광 설정 제어를 위해 적응된 알고리즘은 수신된 신호들을 처리하고, RGB LED(26, 28, 30)에 대한 순방향 전류를 증가시킴으로써 광 강도를 증가시킨다. 동시에, 파브리-페로 공진기 구조체(14)에 의해 덮여진 이미지 센서 어레이(12)의 부분은 입사광 내에 포함된 스펙트럼 성분들을 계속적으로 검출하고, 대응하는 신호를 제어 수단(22)에 전송한다. 컬러 설정 제어 알고리즘은 검출된 스펙트럼 성분들을 처리하고, 검출된 스펙트럼 성분들에 기초하여 LED들(26, 28, 30)에 대한 전류를 각각 조절하여, 증가된 광 강도에서 원하는 컬러 포인트를 얻는다. 생성된 광의 다른 파라미터들을 자동으로 제어하기 위하여 장치(10)로부터 수신된 신호들을 처리하기 위한 다른 제어 알고리즘이 구현될 수 있는 것은 당연하다.
본 발명은 환경 지능 분야, 특히 예를 들어 RGB LED 조명의 직관적인 조명 제어, 광 관리, 컬러 포인트 제어, 및 컬러 드리프트를 위한 피드백 정정에 특히 적합하다.
본 발명의 주된 이점은 이미지 및 모션의 인식과 스펙트럼 성분들의 검출을 조합하여, 광의 설정들에 대한 정교한 자동 제어를 구현할 수 있게 한다는 것이다.
제어 수단의 기능과 같은 본 발명의 기능의 적어도 일부는 하드웨어 또는 소프트웨어에 의해 수행될 수 있다. 소프트웨어로 된 구현의 경우, 본 발명을 구현하는 하나 또는 복수의 알고리즘을 처리하기 위하여, 하나 또는 복수의 표준 마이크로프로세서 또는 마이크로컨트롤러가 이용될 수 있다.
"포함한다"라는 용어가 다른 구성요소나 단계들을 배제시키는 것이 아니며, 수사나 "들"이라는 표현이 없다고 해서 복수가 배제되는 것이 아니라는 점에 유의해야 한다. 또한, 특허청구범위의 어떠한 참조 부호도 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 이해되어서는 안 된다.

Claims (21)

  1. 통합된 이미지 인식 및 스펙트럼 검출 장치(10)로서,
    이미지 및 모션을 인식하기 위한 이미지 센서 어레이(12), 및
    수신된 광의 스펙트럼 성분들을 검출하기 위하여, 상기 이미지 센서 어레이(12)의 감광 표면의 적어도 일부를 덮는 광 필터링 구조체(light filtering structure)(14)
    를 포함하는 통합된 이미지 인식 및 스펙트럼 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광 필터링 구조체는 수신된 광의 스펙트럼 성분들을 검출하기 위하여 상기 이미지 센서 어레이(12)의 상기 감광 표면의 일부를 덮는 파브리-페로(Fabry-Perot) 공진기 구조체(14)인 통합된 이미지 인식 및 스펙트럼 검출 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광 필터링 구조체는 수신된 광의 스펙트럼 성분들을 검출하기 위하여 상기 이미지 센서 어레이(12)의 상기 감광 표면의 일부를 덮는 에지 필터 어레이(edge filter array)인 통합된 이미지 인식 및 스펙트럼 검출 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 에지 필터 어레이는 컷 필터드 글래스(cut filtered glass)의 어레이인 통합된 이미지 인식 및 스펙트럼 검출 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 파브리-페로 공진기 구조체(14)는 2개의 반투명 금속층(16, 18)과, 상기 2개의 반투명 금속층(16, 18) 사이에 개재된 유전체층(20)을 포함하는 통합된 이미지 인식 및 스펙트럼 검출 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 금속층들 중 하나(16)는 상기 이미지 센서 어레이(12)의 상기 감광 표면의 적어도 일부 상에 제1 반사성 및 부분 투명층(first reflective and partly transparent)으로서 적층되고, 상기 유전체층(20)은 상기 제1 반사성 및 부분 투명층(16) 상에 후속하여 적층되고, 상기 금속층들 중 다른 하나(18)는 상기 유전체층(20) 상에 제2 반사성 및 부분 투명층으로서 적층되는 통합된 이미지 인식 및 스펙트럼 검출 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 유전체층(20)은 수신된 광(32)의 서로 다른 스펙트럼 성분들을 필터링하기 위하여 서로 다른 두께(d1, d2)를 포함하는 통합된 이미지 인식 및 스펙트럼 검출 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 두께(d1, d2)는 스텝들로 변화하는(graduated in steps) 통합된 이미지 인식 및 스펙트럼 검출 장치.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 유전체층(20)은 통상적인 리소그래피를 이용하여 적층 후에 서로 다른 처리 단계들에서 에칭되는 통합된 이미지 인식 및 스펙트럼 검출 장치.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파브리-페로 공진기 구조체(14)는 서로 다른 두께의 수개의 세그먼트(15)를 포함하는 통합된 이미지 인식 및 스펙트럼 검출 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이미지 센서 어레이(12)는 CCD(charged coupled device), 포토다이오드 어레이, 또는 CMOS 게이트 어레이인 통합된 이미지 인식 및 스펙트럼 검출 장치.
  12. 이미지 인식 및 광의 스펙트럼 검출에 의해 광의 설정들을 자동으로 제어하기 위한 장치로서,
    이미지 및 모션을 인식하도록 구성된 이미지 감지 수단,
    수신된 광의 스펙트럼 성분들을 검출하도록 구성된 스펙트럼 검출 수단, 및
    인식된 이미지 및 모션과 스펙트럼 성분들에 응답하여, 광원에 의해 방출된 광을 자동으로 제어하도록 구성된 제어 수단
    을 포함하는, 광의 설정들을 자동으로 제어하기 위한 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제어 수단은 상기 광원에 의해 방출된 광의 강도 및 컬러가 인식된 이미지 및 모션과, 직관적인 모션 광 제어(intuitive motion light control)를 위한 알고리즘에 따라 조절되도록, 상기 인식된 이미지 및 모션을 처리하도록 더 구성된, 광의 설정들을 자동으로 제어하기 위한 장치.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 제어 수단은 상기 광원에 의해 방출된 광의 컬러가 컬러 조절을 위한 알고리즘 및 검출된 스펙트럼 성분들에 따라 조절되도록, 상기 검출된 스펙트럼 성분들을 처리하도록 더 구성된, 광의 설정들을 자동으로 제어하기 위한 장치.
  15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 수단은 인식된 이미지들의 역추적(backtracking) 및 이미지 분석에 의해 입사 광의 방향을 결정함으로써 광원 위치를 처리하도록 더 구성된, 광의 설정들을 자동으로 제어하기 위한 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제어 수단은 결정된 상기 입사광의 방향에 따라 파브리-페로 공진기 구조체에 의해 검출된 스펙트럼 성분들을 정정하도록 더 구성된, 광의 설정들을 자동으로 제어하기 위한 장치.
  17. 제12항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이미지 감지 수단 및 상기 스펙트럼 검출 수단은 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 통합된 장치에 의해 구현되는, 광의 설정들을 자동으로 제어하기 위한 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제어 수단은 상기 통합된 장치 내로 통합되는, 광의 설정들을 자동으로 제어하기 위한 장치.
  19. 이미지 인식 및 광의 스펙트럼 검출에 의해 광을 제어하기 위한 방법으로서,
    이미지 감지 수단이 이미지 및 모션을 인식하는 단계,
    스펙트럼 검출 수단이 수신된 광의 스펙트럼 성분들을 검출하는 단계, 및
    제어 수단이 인식된 이미지 및 모션과 스펙트럼 성분들에 응답하여, 광원에 의해 방출된 광을 자동으로 제어하는 단계
    를 포함하는, 광을 제어하기 위한 방법.
  20. 컴퓨터에 의해 실행될 때, 제19항에 따른 방법의 적어도 일부를 실행할 수 있는 컴퓨터 프로그램.
  21. 제20항에 따른 컴퓨터 프로그램을 저장하고 있는 레코드 캐리어(record carrier).
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010038183A1 (en) * 2008-10-02 2010-04-08 Koninklijke Philips Electronics N.V. Spectral detector comprising a cholesteric liquid crystal mixture
CN102414612B (zh) 2009-05-01 2015-03-11 皇家飞利浦电子股份有限公司 用于基于图像的照明控制和安全控制的系统和设备
CN102575959B (zh) 2009-10-16 2015-01-28 皇家飞利浦电子股份有限公司 用于检测接收光光谱成分的可调谐光谱检测设备
CN102741671B (zh) * 2009-11-30 2016-07-06 Imec公司 用于光谱成像系统的集成电路
CA2822911C (en) * 2011-01-03 2018-07-10 Fundacio Institut De Recerca De L'energia De Catalunya Optoelectronic device, system and method for obtaining an ambient light spectrum and modifying an emitted light
KR101792866B1 (ko) 2011-04-06 2017-11-20 삼성전자주식회사 이벤트 센서와 칼라 센서를 이용한 동작 인식 장치 및 그 방법
WO2013064511A1 (en) * 2011-11-04 2013-05-10 Imec Spectral camera with integrated filters and multiple adjacent image copies projected onto sensor array
WO2013064507A1 (en) 2011-11-04 2013-05-10 Imec Spectral camera with overlapping segments of image copies interleaved onto sensor array
EP2773929B1 (en) * 2011-11-04 2023-12-13 IMEC vzw Spectral camera with mosaic of filters for each image pixel
IN2014CN02916A (ko) 2011-11-04 2015-07-03 Imec
JP6014291B2 (ja) 2013-08-15 2016-10-25 フィリップス ライティング ホールディング ビー ヴィ 領域における検知
US9769900B2 (en) 2015-10-30 2017-09-19 Cree, Inc. Lighting fixture with image sensor module
CN106768324A (zh) * 2016-11-17 2017-05-31 天津津航技术物理研究所 一种光谱成像微型传感器
CN107957747B (zh) * 2017-08-17 2022-02-01 柳州梓博科技有限公司 电子设备
US11774867B2 (en) 2019-02-25 2023-10-03 Asml Netherlands B.V. Radiation measurement system
CN114354514B (zh) * 2021-12-24 2024-02-09 南昌大学 一种非接触式多模态材料感知与识别装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4822998A (en) * 1986-05-15 1989-04-18 Minolta Camera Kabushiki Kaisha Spectral sensor with interference filter
US5144498A (en) * 1990-02-14 1992-09-01 Hewlett-Packard Company Variable wavelength light filter and sensor system
JP2762775B2 (ja) * 1990-06-22 1998-06-04 松下電器産業株式会社 分光測定方法
JP2713838B2 (ja) * 1992-10-15 1998-02-16 浜松ホトニクス株式会社 分光イメージングセンサ
DE4431412C1 (de) * 1994-08-24 1996-03-14 William Newton Vorrichtung zur Durchführung spektroskopischer Messungen
JP3682834B2 (ja) * 1998-12-01 2005-08-17 ホーチキ株式会社 波長可変干渉フィルタを用いた光学装置
US6384458B1 (en) * 1999-05-04 2002-05-07 Soft Imaging System Gmbh Semiconductor system for registering spectra, color signals, color signals, color images and the like
US6323987B1 (en) * 1999-05-14 2001-11-27 Agere Systems Optoelectronics Guardian Corp. Controlled multi-wavelength etalon
US6770882B2 (en) * 2002-01-14 2004-08-03 Multispectral Imaging, Inc. Micromachined pyro-optical structure
EP1800054A2 (en) * 2004-09-10 2007-06-27 Color Kinetics Incorporated Lighting zone control methods and apparatus

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Publication number Publication date
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JP2009544965A (ja) 2009-12-17
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