KR20150046261A

KR20150046261A - 광 센서 시스템 및 광 센서 신호 처리 방법

Info

Publication number: KR20150046261A
Application number: KR1020157007355A
Authority: KR
Inventors: 케리 글로버; 데이빗 머흘; 단 자콥스
Original assignee: 에이엠에스 아게
Priority date: 2012-08-23
Filing date: 2013-08-21
Publication date: 2015-04-29
Also published as: EP2700920A8; US10393577B2; US20150219492A1; EP2700920A1; KR101676210B1; WO2014029806A1; EP2700920B1

Abstract

색 광 센서는, 적어도 세개의 색 채널 신호들 및 투명 채널 신호를 생성하기 위해, 색 광 및 전체 스펙트럼 광을 감지하는데 사용된다. 적외선 요소(IR)은 색 채널 신호들을 개별적인 무게 인자들을 더하고 가중된 투명 채널 신호를 차감하는 것 의해 계산된다.

Description

광 센서 시스템 및 광 센서 신호 처리 방법{LIGHT SENSOR SYSTEM AND METHOD FOR PROCESSING LIGHT SENSOR SIGNALS}

본 발명은 광 센서 시스템 및 광 센서 신호를 처리하는 방법에 관한 것이다.

오늘날에, 다양한 전자 장치는 다양한 조명 환경 하에서 사용될 수 있는 디스플레이 또는 스크린을 포함한다. 조명 환경의 실태를 결정하기 위하여, 광 센서는 예컨대 가시 진동수의 스펙트럼에서 광의 강도를 평가하기 위해 사용될 수 있다. 그러나, 종래의 광 센서들에서는, 가시광 스펙트럼이 감지될 뿐만 아니라 적외선 성분도 감지된다.

일부 응용에 있어서, 적외선 함량은 예컨대 LED 배면광에 의해 방출되는 광을 감지하는 경우에 무시할 정도이고 무시될 수 있다. 그러나, 주변 광 수준을 측정할 필요가 있는 응용분야에서, 예컨대 백열광 및 태양광의 적외선 성분은 광 센서에 의해 감지된 광의 강도에 영향을 미칠 수 있다. 그 결과, 측정의 정확도는 저하될 수 있다. 이를 위하여, 예컨대 적외선 차단 필터와 같은, 감지된 광 내에서 IR 성분들을 감소시키기 위한 시도가 이루어져 왔다.

본 발명은 광 감지에 대한 개선된 이해를 제공하기 위한 목적으로, 광 센서 신호의 평가 과정에서 정확도를 향상시킨다.

이 목적은 독립항의 청구대상으로 달성된다. 실시예 및 발전예는 종속항의 청구대상이다.

개선된 이해는, 광의 적외선 성분 IR이 개별적인 단일색과 관련 있는 정의된 진동수 스펙트럼, 및 전체 스펙트럼 광에 대응하는 투명 채널 신호를 구비한 광 센서로부터의 세 가지 색 신호들로부터 계산될 수 있을 것이라는 발상에 기초한 것이다. 색 채널 신호들은 적색, 녹색, 청색 채널에 해당하거나, 시안색(cyan), 마젠타색(magenta), 황색 채널에 해당하거나, 다른 정의된 색 스펙트럼에 해당할 수 있다. 계산된 IR 성분은 색 채널 신호 및 투명 채널 신호의 신호 정확성을 개선하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, IR 성분은 하기 식에 따라 계산된다:

여기서, C1, C2, C3 및 C4는 양의 무게 인자들(positive weighting factors)이다.

일 실시예에 따르면, 광 센서 시스템은 적색 채널 신호(R), 녹색 채널 신호(G), 청색 채널 신호(B) 및 투명 채널 신호(C)를 발생시키기 위하여, 적색광, 녹색광, 청색광 및 전체 스펙트럼 광을 감지하는 광센서; 및 상기 식 (1)에 따라 적외선 성분(IR)을 계산하도록 구성된 프로세싱 회로를 포함한다.

무게 인자들(C1, C2, C3 및 C4)은 모두 0.5로 정해질 수 있다. 그러나, 가중 요소들은 0.5와 다르게 선택될 수 있으며, 각각은 0.4 내지 0.6과 같은 특정 범위에서 선택될 수 있다. 무게 인자들(C1, C2, C3 및 C4)의 정확한 값은 광 센서 시스템의 제작 또는 실시 후에 교정 과정에서 결정될 수 있다. 그러나, 무게 인자들(C1, C2, C3 및 C4) 모두를 0.5로 동일하게 선택하는 것은 단순화된 신호 처리(simplified signal processing)를 가져온다.

전술한 바와 같이, 색 채널 신호들은 적색, 녹색, 청색을 나타낼 뿐만 아니라 시안색, 마젠타색, 황색도 나타낼 수 있다. 만일 청록색 광, 자홍색 광, 황색 광 및 전체 스펙트럼 광을 감지하기 위한 개별적인 광 센서들이 사용된다면, 식(1)은 해당 시안색 채널 신호(CY), 마젠타색 채널 신호(M), 황색 채널 신호(Y) 및 투명 채널 신호(C)에 맞게 구성될 수 있다. 예를 들어, 식 (1)과 유사하게, 적외선 성분(IR)은 색 채널 신호들(CY, M, Y, C)로부터 계산될 수 있다.

광 센서 신호들을 처리하는 방법의 실시예에 따르면, 적색 채널 신호(R), 녹색 채널 신호(G), 청색 채널 신호(B) 및 투명 채널 신호(C)는 적색광, 녹색광, 청색광 및 전체 스펙트럼 광 각각에 대응하는 광 센서로부터 수신된다. 적외선 성분(IR)은 식 (1)에 따라 계산된다.

본 방법의 추가 실시예는 광 센서 시스템에 대하여 하기 설명된 다양한 실시예로부터 명백해질 것이다.

하기 본문은 도면을 참조하고 예시적인 실시예를 사용하여 구체적으로 본 발명을 설명한다. 기능적으로 동일하거나 동일한 효과를 갖는 구성들, 신호들, 및 회로 성분들은 동일한 참조번호를 가진다. 회로부 또는 구성들이 기능에 상응하는 한, 그들의 설명은 하기 도면들 각각에서 반복되지 않을 것이다.

도 1은 일 실시예의 광 센서 시스템을 도시한다.
도 2는 광 신호의 스펙트럼 다이아그램을 도시한다.
도 3은 광 신호의 추가적인 스펙트럼 다이아그램을 도시한다.
도 4는 광 신호의 추가적인 스펙트럼 다이아그램을 도시한다.
도 5는 명소 광도 함수(photopic luminosity function)의 스펙트럼 다이아그램을 도시한다.
도 6은 광 센서 시스템의 예시적인 적용을 도시한다.
도 7은 광 센서 신호를 만드는 방법의 일 실시예의 블록 다이아그램을 도시한다.

도 1은 프로세싱 유닛(PROC)에서 센서(SEN)을 가진 광 센서 시스템의 예시적인 실시예를 도시한다. 상시 센서(SEN)은 네 개의 예시적인 광다이오드를 포함하는데, 상기 광다이오드로 광(빛)이 제공되고, 상기 광다이오드는 프로세싱 유닛(PROC)에서 제공된 각각의 신호(r, g, b, c)를 만들드록 적생광, 녹색광, 청색광 및 전체 스펙트럼의 광을 감지하도록 적응되어 있다. 상기 신호(r, g, b, c)는, 출력(OUT)에서 다양한 출력 신호를 제공하기 위해 프로세싱 유닛(PROC)에서 처리된다.

센서(SEN)은 도시된 광다이오드 대신에 다른 유형의 광 센서를 포함할 수 있다. 신호(r, g, b, c)는 프로세싱 유닛(PROC)에 의해 색 채널 신호로서 직접 사용될 수 있고, 또는 신호(r, g, b, c)는 예를 들어 아날로그에서 디지털로의 전환과 같이 처리되어, 각각의 색 채널 신호들, 즉 적색 채널 신호(R), 녹색 채널 신호(G), 청색 채널 신호(B) 및 투명 채널 신호(C)로 처리될 수 있다.

도 1의 실시예에서, 색과 색 센서의 하나의 가능한 조합이 사용된다. 그러나, 다른 실시예에서는 적색 신호, 녹색 신호, 청색 신호들은 시안(cyan), 마젠타(magenta), 황색(yellow)과 같은 다른 색 신호들로 대신될 수 있다. 특히, 색 신호들에 대한 하기의 설명 및 가능한 프로세싱은 적색 신호, 녹색 신호, 청색 신호에 대해 증명되지만, 시안, 마젠타, 황색 신호들에 대해서도 또한 증명될 수 있다.

도 2는 적색 채널 신호(R), 녹색 채널 신호(G), 청색 채널 신호(B) 및 투명 채널 신호(C)를 가져오는 광 센서의 스펙트럼 반응의 예시적인 스펙트럼 다이아그램을 보여준다. 센서(SEN)로 들어오는 광은 적외선 성분들을 포함하기 때문에, 도 2에 도시된 채널 신호들은 적외선 성분들에 의해 영향을 받는다.

예를 들어, 프로세싱 회로(PROC)는, 광 센서들로부터 세 개의 색 채널 신호들로부터 그리고 전체 스펙트럼 광에 상응하는 투명 채널 신호(C)로부터 광의 적외선 성분들을 계산하도록 구성된다. 계산된 IR 성분들은 광 채널 신호들 및 투명 채널 신호의 신호 정확도를 개선시키기 위해 사용될 수 있다.

예를 들어, 프로세싱 회로(PROC)는 식 (1)에 따라 적외선 성분을 계산하도록 구성된다. 무게 인자들(C1, C2, C3 및 C4)는 모두 0.5로 정해질 것이다. 그러나 무게 인자들은 0.5와 다르게 특정 범위에서, 예를 들어 0.4 내지 0.6에서 각각 선택될 수 있다. 무게 인자들(C1, C2, C3 및 C4)의 정확한 값은 광 센서 시스템의 제조 또는 실행 후에 캘리브레이션 과정에서 결정될 수 있다. 그러나, 무게 인자들(C1, C2, C3 및 C4) 모두를 0.5로 동일하게 선택하는 것은 단순화된 신호 처리를 가져온다.

일 실시예에 따르면, 프로세싱 회로(PROC)는 하기 식에 따라 보정된 적색 신호(R’), 보정된 녹색 신호(G’), 보정된 청색 신호(B’)를 생성하도록 구성된다.

(2)

프로세싱 회로(PROC)는 보정된 색 신호들을 외부 회로로 출력하도록 구성된다. 보정된 색 신호들에 더하여, 또한 보정된 투명 채널 신호(C)가 생성될 수 있고, 선택적으로 하기 식 (3)에 따라 출력될 수 있다.

(3) C ' = C - IR.

따라서, 보정된 색 신호들과 선택적인 보정된 투명 채널 신호는 실제 광 조건 또는 광 센서에 의해 감지된 광을 생성하는 광 소스에 독립적 또는 기본적으로 독립적이다. 결과적으로, 보정된 광 신호들은, 특히 처음의 광 채널 신호들과 비교해서, 개선된 정확도를 나타낸다.

도 3의 스펙트럼 다이아그램은 결과적인 보정된 R’, G’ 및 B’의 스펙트럼 색 신호들 반응들을 도시한다.

추가적인 실시예에서, 프로세싱 회로(PROC)는 하기 식에 따라, 균등화된(equalized) 적색 신호(R”), 균등화된 녹색 신호(G”) 및 균등화된 청색 신호 B를 생성하도록 구성된다.

(4)

상기 식에서 E는 3x3 계수 행렬이다.

식 (4)의 행렬의 곱에 의해, 단일 색 채널의 신호 레벨은 서로에게 적응된다. 바람직하게는, 행렬 계수 E는, 균등화된 녹색 신호(G”)이 명소 광도 함수에 매칭되도록 선택되는데, 이는 동업계에 잘 알려져 있고, 채광 조건하에서 인간의 시각에 상응한다.

예를 들어, 행렬 계수 E는 식 (5)와 같이 선택된다:

(5) R" = E11 · R',

상기 식에서, E11는 양의 무게 인자이다.

일 실시예에서, 행렬 계수 E는 아래와 같이 정의된다:

그 결과,

균등화된 색 신호들의 생성과 관련하여, 균등화 과정은 색 신호들을 CIE 색 공간으로 전환하는 것이 아니라는 점을 알아야 한다.

도 4는 결과적인 균등화된 색 신호들(R”, G”, B”)와 추가로 명소 광도 함수(PH)를 도시한다 도 4에서 볼 수 있는 것처럼, 균등화는 특히 균등화된 녹색 신호 G”가 명소 광도 함수(PH)에 매칭되도록 수행된다.

더 좋은 개략도로, 도 5는 단일 스펙트럼 다이아그램에서 명소 광도 함수(PH)의 스펙트럼 반응을 도시한다. 이는 명소 광도 함수는 본 발명이 일부가 아니라, 낮 동안의 보통의 채광 조건하에서의 인간의 색 시각에 대한 명소시의 과학 용어에 관한 것이라는 점을 알아야 한다.

적외선 성분(IR)을 포함하지 않는, 보정된 색 신호들 또는 균등화된 색 신호들은 조도 값(LUX)를 생성하는데 사용될 수 있는데, 이러한 조도 값은 프로세싱 회로(PROC) 또는 광 센서 시스템 각각에 의해 출력되는 신호들중 하나가 될 수 있다. 예를 들어, G' 또는 G"는, 적분 시간 및 이득(integration time and gain)에 있어서의 함수인 인자에 의해, 조도(LUX)에 직접 관련된다. 예를 들어, 프로세싱 회로(PROC)는, 하기 식에 따라 보정된 녹색 신호(G')에 기초하여:

(7a) LUX = LF·G'

또는, 하기 식에 따라 균등화된 녹색 신호(G")에 기초하여:

(7b) LUX = LF·G"

조도 값 LUX를 생성하도록 구성된다.

상기 식들에서, LF는 각각 양의 무게 인자이다. 예를 들어, 상기 무게 인자 LF는 하기와 같이 결정된다:

(8) LF = DF/(ATIME·AGAIN)

상기 식에서, DF는 시스템 인자, ATIME은 적분 시간 인자(integration time factor), 그리고 AGAIN은 이득 보정 인자(gain correction factor)이다. 적분 시간 인자 ATIME은 프로세싱 회로(PROC)의 프로세싱 값에 의해 좌우되는데, 예를 들어, 이득 수정 인자 광 센서 시스템의 전기적인 특성에 의해 좌우된다. 시스템 인자 DF는, 생성 동안의 실험적인 테스트에 의해 또는 광 센서 실험 후 정기적인 캘리브레이션(calibration routine)에 의해, 고정된 값으로 결정될 수 있다.

균등화된 색 신호들 R", B"는 추가적인 프로세싱에 사용되지 않는다면, 추후 식 7(b)에서 사용될 수 있는 균등화된 녹색 신호 G"를 계산하기만 해도 충분하다. 따라서, 일 실시예에서, 프로세싱 회로(PROC)는 하기 식에 따라 균등화된 녹색 신호 G"를 생성하도록 구성된다:

상기 식에서, E₂₁, E₂₂ 및 E₂₃ 각각 1x3 행렬 E의 계수이다. 다르게 말하면, 식 (4)의 3x3 행렬 E의 G" 부분만이 계산된다. 바람직하게는, 계수들(E₂₁, E₂₂ 및 E₂₃) 각각은, 균등화된 녹색 신호(G")가 명소 광도 함수에 매칭되도록 선택된다.

추가적인 실시예들에서, 프로세싱 회로(PROC)는, 보정된 색 신호들(R', G', B')중 적어도 두 개에 기초하거나, 또는 균등화된 색 신호들(R", G", B")중 적어도 2개에 기초하여, 색 온도 값(CT)를 생성하도록 구성된다. 색 온도는 그 온도까지 가열했을 때 글로우(glow)의 금속 조각의 색상을 가리키고, 이는 일반적으로 켈빈 온도로 나타낸다. 색 온도는 더 낮은 온도에서의 적색으로부터 더 높은 온도에서의 청색이 된다. 예를 들어, 색 온도(CT)는 실험식을 사용하여 청색광에 대한 적색광의 비율에 따라 계산될 수 있다. 특히, 출원인은 색 온도(CT)와 청색광 대 적색광 비율 사이에 선형상관관계(linear dependency)가 있다는 것을 발견하였다.

특히, 색 온도(CT)를 계산에 있어서, 적외선 성분(IR)의 영향을 제거하기 위해, 보정된 색 신호들 또는 균등화된 색 신호들을 사용하는 것이 바람직하다. 따라서, 프로세싱 회로(PROC)는 하기 식에 따라 색 온도 값(CT)를 생성하도록 구성될 수 있다:

또는

상기 식에서, CT_OFFSET는 양의 오프셋 값이고, CT_COEFF는 양의 무게 인자이다.

CT_OFFSET과 CT_COEFF의 값은, 정의된 입력 신호 및 출력 신호를 이용한 산술적인 방법에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 선형회귀법이, 다수의 광원을 이용한 실험 데이터에 기반하여 CT_OFFSET과 CT_COEFF의 값을 결정하는데 이용될 수 있다.

이전에도 언급된 바와 같이, 일부 계산들은, 특히 상기한 바와 같은 계산법의 계수들은, 광 센서에 의해 감지된 광원이 주파수 스펙트럼에 걸쳐 균등하게 분포되고 따라서 백색광으로 간주될 때, 가장 유효하다. 단일 색 채널 부분이 타 채널들에 대해 증가할 때, 감지된 광의 전체 색이 포화되어, 조도 값 LUX와 색온도값 CT가 조금은 부정확하게 된다. 그러나, 부정확한 결과를 방지하기 위해, 상기한 바와 같은 조건이 발생할 때를 판정할 수 있다. 예를 들어, 색포화도의 계산이 상기한 바와 같은 조건을 판정하는데 이용될 수 있고, 포화 조건임이 판정되면, 색온도는 무시되거나 또는 다른 계산법이 이용될 수 있다. 포화도의 판정은, 채널 신호 R,G,B에 직접 근거하여, 또는 보정되거나 평활화된 색 신호에 근거할 수 있다.

일 구현형태에 따르면, 색들은 우선 이하에 따라 정규화된다.

최대값(MX)와 최소값(mn)을 판정하여, 포화도(SAT)가 이하에 따라 계산될 수 있다.

백색광의 경우, R"~G"~B" 와 (MX - mn) 은 작고, (MX-mn)/MX는 더 작다. 포화광의 경우, (MX-mn)은 크고, 예를 들어, (MX-mn)/MX > 0.75의 경우, 광원은 포화되기 시작한다.

포화 조건에서, 색 온도 값(CT)는, 상기 식 (9a) 또는 (9b)에 따라 계산된 경우 불확실해진다. 따라서, 색 온도 계산을 위한 다른 계산법이 이용된다.

상기한 바와 같이, 식 (1)은 적외선 요소(IR)에 대한 값을 제공한다. 상기 값 IR이 광원에서 적외선 양을 추산하는데 이용된다. 상기 데이터로부터, 광원이 예를 들어 백열광인지, 태양광인지 혹은 형광인지 판정될 수 있다. 광원에서 적외선 요소의 양은, 적외선 요소(IR)과 투명 채널 신호(C) 또는 보정된 투명 채널 신호(C') 사이의 각각의 비로 나타낼 수 있다. 예를 들어, 형광의 경우, IR/C의 값이 대략 0.01, 태양광의 경우 대략 0.15, 그리고 백열광의 경우 대략 0.35으로 알려져 있다.

따라서, 프로세싱 회로(PROC)는, 채널 신호들(R, G, B, C) 또는 그의 파생물 예를 들어, R',G',B',C' 중 적어도 하나와 적외선 요소에 근거하여 광원의 타입을 판정하도록 구성될 수 있다.

상기한 바와 같이, 색 채널 신호는 적색, 녹색, 청색만 나타내는 것이 아니라, 시안색, 마젠타색, 황색도 나타낼 수 있다. 시안색 광, 마젠타색 광, 황색광 및 전체 스펙트럼 광을 감지하기 위해 각각의 광센서가 이용되면, 상기 수학식들이, 대응하는 시안색 채널 신호(CY), 마젠타색 채널 신호(M), 황색 채널 신호(Y) 및 투명 채널 신호(C)에 적용될 수 있다. 예를 들어, 식 (1)에 유사하게, 적외선 요소(IR)이 이하의 식에 따라 계산될 수 있다.

(12) IR = C1·CY + C2·M + C3·Y - C4·C

상기 식에서, C1, C2, C3 및 C4는 양의 가중 인자이다.

유사하게, 식 (12)에 따라 식 (2) 내지 (11)도 새로운 색 채널을 구현하는데 적용될 수 있다.

예를 들어, 이하의 식들이 도출된다

그리고,

예를 들어, 매트릭스 E의 계수를 선택하여, 균등화된 마젠타색 신호(M")을 명시 광도 함수와 매칭한다. 상술한 바와 같은 LUX 값은 M'으로부터 계산될 수 있고, 바람직하게는 M"으로부터 계산될 수 있다.

더 정확하게 적용된 식은 보다 나은 개관은 위해 여기서 생략되었으나, 당업자라면 명확히 이해할 수 있다.

도 6은 위에서 도시한 바와 같은 광 센서 시스템을 위한 실험예를 도시한다. 예를 들어, 센서(SEN)와 프레세싱 유닛(PROC)을 갖는 광 센서 시스템은, 휴대전화와 같은 이동 단말기, 전자책 단말기(e-book reader), 터치 스크린 등과 같은 포켓용 컴퓨터를 수용할 수 있는, 하우징(HS)에 배열된다. 하우징(HS)은 유리 또는 임의의 다른 투명 물질로 만들어질 수 있는 표면(SUR)을 갖는다. 센서(SEN)에는, 입사하는 빛의 특정 파장을 차단하도록 구성되는 필터(FIL)가 배열된다. 그러나, 필터(FIL)는 광 센서 시스템, 특히 사용자에게 표면을 통해 보이는 센서를 가리도록 구성된 플레이트 등일 수 있다. 예를 들어, 필터(FIL)에는 검은 유리(dark glass) 또는 유리 상에 검은 잉크(dark ink)가 마련된다. 일반적으로, 이는 그린 및 레드 빛을 약화시키는 한편, 블루 빛 및 적외선을 센서(SEN)로 더 전달하도록 한다. 그 결과, 스펙트럼이 이동되어, 상기 식에서 계수의 값이 검은 유리 또는 유리 상의 검은 잉크의 전송 특성에 적응될 수 있다. 예를 들어, 이는 광 센서 시스템을 생산 또는 구현한 후 캘리브레이션 처리하는 동안 수행될 수 있다. 그러나, 일단 상기 식의 계수가 특정 검은 유리 또는 일반적인 필터용으로 결정되면, 이 계수들은 그 후에 변경되지 않는다.

도 7은 광 센서 신호를 처리하는 방법의 실시형태의 예시적인 블록 다이어그램을 도시한다. 블록(710)에서, 적색 채널, 녹색 채널, 청색 채널 및 투명 채널 신호들(R, G, B, C)은 각각 적색광, 녹색광, 청색광 및 전체 스펙트럼 광에 상응한다. 이 색 채널 신호들(R, G, B, C)은 추가적인 프로세스를 위한 원자료(raw data)로 사용된다.

이에 따라, 블록(720)에서는, 적외선 요소(IR)가 색 채널 신호들에 기초하여, 특히 각 무게 인자들(C1, C2, C3 및 C4)을 갖는 식 (1)에 따라 계산된다.

선택적인 블록인 다음 블록(730)에서는, 식 (2) 및 (3)에 따른 적외선 요소(IR)를 차감하여 보정된 색 채널 신호들(R', G', B' 및 선택적으로 C')이 생성된다. 적외선 요소(IR)의 영향이 보정된 색 채널 신호들에서 감소됨에 따라, 적색 채널, 녹색 채널 및 청색 채널의 신호 채널값의 정확도가 증가한다.

또한 선택적인 블록인 다음 블록(740)에서는, 균등화된 색 채널 신호들(R", G", B")이, 예를 들어 식 (4) 내지 (6)에 따라, 보정된 색 신호들로부터 계산된다.

보정된 색 채널 신호들(R', G', B', C') 및/또는 균등화된 색 채널 신호들(R", G", B")은 선택적인 블록(750, 760, 770)에서 추가적인 처리를 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 블록(750)에서, 조도 값(LUX)은, 예를 들어, 상술한 바와 같은 식 (4) 또는 (4b)의 결과에 기초하고 식 (8)과 함께 식 (7a) 및 , (7b)에 따라, 색 신호들로부터 발생된다.

더욱이, 블록(760)에서는, 색 온도 값(CT)이 보정된 색 신호들(R', G', B') 중 적어도 두 개에 기초하거나 균등화된 색 신호들(R", G", B") 중 적어도 두 개에 기초하여 발생될 수 있다. 예를 들어, 식(9a) 또는 (9b)에 따른 계산이 색 온도값(CT)을 발생시키기 위해 사용될 수 있다.

추가적으로, 블록(770)에서는, 입사하는 빛의 광원의 종류가 결정된다. 예를 들어, 광원의 종류는 적외선 요소(IR) 및 채널 신호들(R, G, B, C) 또는 그 보정되거나 균등화된 신호들 중 적어도 하나에 기초하여 결정된다.

상기 계산의 정확성은, 예를 들어, 식 (10) 및 (11)에 따라, 채널 신호들(R, G, B, C) 또는 그 보정되거나 균등화된 신호들에 기초하여 결정될 수 있는, 입사하는 빛의 색 포화도를 결정하는 것에 의해 확인할 수 있다.

광 센서 시스템에서 그 응용과 함께 상술한 다양한 방법 및 수식은, 광 센서로부터, 특히 주변광 센싱에 사용되는 경우, 더 정확한 결과를 가져올 수 있다. 각 계산 결과를 제공하는 것은 선택적이고 광 센서 시스템 또는 방법의 구체적인 구현에 따라 달라진다. 따라서, 다양한 실시형태가 조합될 수 있거나 별개로 선택될 수 있으므로, 효과적인 방식으로 특정한 구현에 적용될 수 있다.

R, G, B : 색 채널 신호들
C : 투명 채널 신호
CY : 시안색 채널 신호
M : 마젠타색 채널 신호
Y : 황색 채널 신호
R', G', B' : 보정된 색 신호들
C' : 보정된 투명 채널 신호
R", G", B" : 균등화된 색 신호들
IR : 적외선 성분
PH : 명소 광도 함수
CT : 색 온도
SAT : 포화
RN, GN, BN : 정규화된 색 채널 신호들
PROC : 프로세싱 유닛
SEN : 센서
HS : 하우징
SUR : 표면
FIL : 필터

Claims

- 적색 채널 신호(R), 녹색 채널 신호(G), 청색 채널 신호(B) 및 투명 채널 신호(C)를 발생시키기 위하여, 적색광, 녹색광, 청색광 및 전체 스펙트럼 광을 감지하는 광센서; 및
- 프로세싱 회로를 포함하는 광 센서 시스템으로서,
상기 프로세싱 회로는:
- 하기 식에 따라 적외선 성분(IR)을 계산하고:

(이때, C1, C2, C3 및 C4는 양의 무게 인자)임);
- 하기 식들에 따라 보정된 적색 신호(R'), 보정된 녹색 신호(G') 및 보정된 청색 신호(B')를 발생시키고:

;
- 하기 식에 따라 균등화된 녹색 신호(G'')를 발생시키도록 구성되는 것

(이때, E는 1x3 계수 행렬임)
을 특징으로 하는 광 센서 시스템.
제 1 항에 있어서,
프로세싱 회로는 하기 식에 따라 균등화된 적색 신호(R''), 균등화된 녹색 신호(G'') 및 균등화된 청색 신호(B'')를 발생시키도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 광 센서 시스템:

(이때, E는 3x3 계수 행렬임).
제 2 항에 있어서,
행렬 E의 계수는, E11이 양의 무게 인자인 R'' = E11·R'을 만족하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 광 센서 시스템.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
프로세싱 회로는 균등화된 색 신호들(R'', G'', B'') 중 적어도 두 개의 신호에 기초하여 색 온도 값(CT)을 발생시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광 센서 시스템.
제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
프로세싱 회로는 하기 식에 따라 색 온도 값(CT)를 발생시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광 센서 시스템:

(이때, CT_OFFSET은 양의 오프셋 값이고, CT_COEFF는 양의 무게 인자임).
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
프로세싱 회로는 보정된 색 신호들(R', G', B') 중 적어도 두 개의 신호에 기초하여 색 온도 값(CT)를 발생시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광 센서 시스템.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
행렬
의 계수는 균등화된 녹색 신호(G'')가 명소 광도 함수(photopic luminosity function)에 매칭되도록 선택되는 것을 특징으로 하는 광 센서 시스템.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
프로세싱 회로는, LF가 양의 무게 인자인 식 LUX = LF·G''에 따라 균등화된 녹색 신호 G''에 기초하여 조도 값(LUX)을 발생시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광 센서 시스템.
재 8 항에 있어서,
LF = DF / (ATIME·AGAIN)에서, DF는 시스템 요소이고, ATIME는 적분시 요소(integration time factor)이고, AGAIN은 이득 보정 요소(gain correction factor)인 것을 특징으로 하는 광 센서 시스템.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
프로세싱 회로는 하기 식에 따라 색 온도 값(CT)를 발생시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광 센서 시스템:

(이때, CT_OFFSET은 양의 오프셋 값이고, CT_COEFF는 양의 무게 인자임).
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
프로세싱 회로는 적외선 성분(IR) 및 채널 신호들 R, G, B, C 중 적어도 하나 또는 보정된 신호들(R', G', B', C') 중 적어도 하나(여기서 C' = C - IR임)에 기초하여 광원의 종류를 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광 센서 시스템.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
프로세싱 회로는 채널 신호들 R, G, B, C에 기초하여 색포화도를 결정하고, 결정된 색포화도에 기초하여 개별적인 출력 신호를 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광 센서 시스템.
- 시안색 채널 신호(CY), 마젠타색 채널 신호(M), 황색 채널 신호(Y), 및 투명 채널 신호(C)를 발생시키기 위하여, 시안색 광, 마젠타색 광, 황색 광, 및 전체 스펙트럼 광을 감지하는 광센서; 및
- 프로세싱 회로를 포함하는 광 센서 시스템으로서,
상기 프로세싱 회로는:
- 하기 식에 따라 적외선 성분(IR)을 계산하고:

(이때, C1, C2, C3 및 C4는 양의 무게 인자임);
- 하기 식들에 따라 보정된 시안색 신호(CY'), 보정된 마젠타색 신호(M'), 및 보정된 황색 신호(Y')를 발생시키고:

;
- 하기 식에 따라 균등화된 마텐타색 신호 M''를 발생시키도록 구성되는 것

(이때, E는 1x3 계수 행렬임)
을 특징으로 하는 광 센서 시스템.
제 13 항에 있어서,
프로세싱 회로는 하기 식에 따라 균등화된 시안색 신호(CY''), 균등화된 마젠타색 신호(M''), 및 균등화된 황색 신호(Y'')를 발생시키도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 광 센서 시스템:

(이때, E는 3x3 계수 행렬임).
제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
행렬 E의 계수는 균등화된 마젠타색 신호 M''가 명소 광도 함수와 일치하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 광 센서 시스템.
광 센서 신호를 처리하는 방법에 있어서, 상기 방법은:
- 감지된 적색광, 녹색광, 청색광 및 전체 스펙트럼 광 각각에 해당하는 적색 채널 신호(R), 녹색 채널 신호(G), 청색 채널 신호(B) 및 투명 채널 신호(C)를 광 센서로부터 수신하는 단계;
- 하기 식에 따라 적외선 성분(IR)을 계산하는 단계:

(이때, C1, C2, C3 및 C4는 양의 무게 인자임);
- 하기 식들에 따라 보정된 적색 신호(R'), 보정된 녹색 신호(G') 및 보정된 청색 신호(B')를 발생시키는 단계:

;
- 하기 식에 따라 균등화된 녹색 신호(G'')를 발생시키는 단계:

(이때, E는 1x3 계수 행렬임);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 센서 신호를 처리하는 방법.
제 16 항에 있어서,
하기 식에 따라 균등화된 적색 신호(R''), 균등화된 녹색 신호(G'') 및 균등화된 청색 신호(B'')를 발생시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 센서 신호를 처리하는 방법:

(이때, E는 3x3 계수 행렬임).
제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
행렬 E의 계수는 균등화된 녹색 신호(G'')가 명소 광도 함수와 일치하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 광 센서 신호를 처리하는 방법.