KR20150073664A - 카메라 광량 조절장치용 엘시디 조리개의 구동방안 - Google Patents

카메라 광량 조절장치용 엘시디 조리개의 구동방안 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화상인식장치의 소형 광 조절장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엘시디 패널을 사용하여 화상(Image) 인식 장치에 입사되는 빛의 양을 조절하거나 또는 조리개(Aperture)의 크기나 모양을 조절하는 방법에 관한 것이다. 복수 개의 픽셀로 이루어진 엘시디 조리개의 각 픽셀 별로 균일한 광 투과율을 갖도록 독립적으로 구동하여 조리개의 열린 면적을 조절하고 엘시디 패널에 인가되는 평균전압을 조절하여 광 투과율을 계조로 조절하여 화상 센서에 입사되는 광량을 조절하고 화상의 심도를 깊게 한다. 또한 본 발명은, 동일 화면을 각기 상이한 엘시디 조리개 상태에서 순차적으로 인식되도록 멀티프레임 화상으로 인식하는데 있어서, 각기 픽셀들이 적어도 평균전압이 증가하는 방향으로 순차 구동되는 엘시디 조리개 장치에 관한 것이다.

Description

카메라 광량 조절장치용 엘시디 조리개의 구동방안{Driving Methods of The LCD Aperture of The Light Controll Apparatus For a Camera}
본 발명은 광량 조절장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화상(Image) 인식 장치에 입사되는 빛의 양을 조절하거나 또는 조리개(Aperture)의 크기나 모양을 조절하는 엘시디(LCD) 조리개의 구동방법에 관한 것이다.
최근에 디지털 비디오 카메라, 디지털 스틸 카메라, 혹은 스마트폰과 같은 화상 인식 장치들의 소형화와 고성능에 대한 시장의 요구가 대두 되고 있다. 이러한 시장의 요구를 만족시키기 위해서 화상인식 광학 시스템을 소형화하고, 고집적화된 CCD(Charge Coupled Device)나 고밀도의 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 칩을 화상 인식 도구로 활용하고 있다.
그러나 화상인식 광학 시스템을 소형화하기 위해서는 렌즈와 조리개의 크기를 모두 줄여야 하는데, 조리개의 크기가 작아지면 그 제작의 어려움으로 인하여 조리개의 열린 면적 선택의 폭이 좁아지고 또한 광 회절(light diffraction) 현상으로 인한 화상 손상이 발생하는 문제가 있다. 일반적인 화상인식 장치들은 조리개 날개(aperture blades)들을 기계적 또는 전기적으로 조절하는 아이리스(IRIS) 시스템을 사용하고 있는데, 아이리스 시스템이 차지하는 공간을 축소하기 어려우며 또한 충분한 성능을 유지하면서 소형화하기에는 기술적으로 어려움이 따른다. 아이리스 시스템의 크기가 작아지려면 조리개의 날개의 숫자도 2~3개로 줄여야하고 각각의 날개 크기도 작아져야 하기 때문에 정밀하게 제작하기가 용이하지 않으며, 또한 조리개의 열린 면적의 개수도 2~3개로 줄어들게 되어 입사광 량 선택의 폭이 줄어들게 된다. 조리개 열린 상태의 개수가 줄어들면 어두운 곳에서의 촬영과 밝은 곳에서의 촬영을 같은 화상 인식장치로 선명한 화상을 얻기가 어렵게 된다. 또한 작은 크기의 조리개 날개 사이의 모서리 부분에서 빛의 회절현상이 강화되어 화상 센서에서 인식된 화상에 변형이 발생하게 된다.
최근에 이러한 문제들을 해결하기 위해서 LCD(Liquid Crystal Dispaly) 기술을 활용한 전기광학적인 광 셔터나 광 투과율 조절 방안이 제시되고 있다[특허문헌1~12].
화상인식장치에 광 셔터로 엘시디 셔터를 적용하는 기술들이 제안되었으나, 엘시디에 적용하는 편광판으로 인해서 셔터가 열린 상태의 광 투과율이 낮아지고 또 편광된 빛이 입사하는 경우에 편광판에 의하여 화질이 손상되는 단점이 있다.[특허문헌 1, 2, 3, 5, 11]
화상인식장치의 광학 시스템에 편광판을 적용한 엘시디를 이용하여 조리개의 크기나 모양을 전기적으로 조절하는 기술이 제안되었으나, 편광판을 적용함으로써 발생하는 광투과율의 손실과, 편광된 빛이 입사하는 경우에 편광판과의 강한 상호작용으로 인한 화상 변질, 엘시디의 반응속도 개선, 그리고 엘시디의 복수 개 픽셀들을 구동하기 위해 형성된 전극 패턴 부분의 광학적인 불균일성으로 인한 조리개 광 투과율 균일성 유지의 어려움 등의 문제점들로 인하여 실용화되지 않았다[특허문헌 7, 11].
최근에 이르러, 디지털카메라와 스마트폰 카메라의 화질 향상을 위해서 한 화면을 짧은 시간 내에 카메라의 세팅 값을 다양하게 변화시켜서 여러 개의 화상으로 획득한 후 가장 적절한 화상을 취사선택하는 멀티프레임 화상인식방법이 적용되고 있다[특허문헌 13].
대한민국 발명특허출원번호 1997-030923 디지털 스틸 카메라의 전자 셔터 장치 대한민국 발명특허등록번호 10-0874224 강유전성 액정을 이용한 고속카메라폰용 셔터 대한민국 발명특허등록번호 10-1097145 입사 광량 조절장치 및 그 제어 방법 미국 발명특허등록번호 US 8,319,866 B2 Imaging Optical System and Imaging Apparatus 미국 발명특허등록번호 US 7563041 B2 Camera Module with Brightness Adjustable LCD Shutter in Portable Wireless Terminal 미국 발명특허공개번호 US 2001/0007294 A1 Imaging Optical System and Imaging Apparatus 미국 발명특허등록번호 US 5893622 A Optical Aperture with Predetermined Attenuation Patterns Having Polarizers That are Black Guest Host Liquid Crystal or Multilayer, Thinfilm, Polarizing Beam Splitting Prism 일본 발명특허등록번호 JP 2010-148122 A 조광장치를 포함하는 촬상장치 및 이들의 구동방법 일본 발명특허등록번호 JP 3918500 촬상장치 일본 발명특허등록번호 JP 2001108271 조광장치 및 촬상장치 대한민국 발명특허등록번호 10-0852720 전기조광소자 및 그 구동방법 대한민국 발명특허출원번호 10-2013-0153490 입사 광량과 조리개의 조절이 가능한 화상인식장치용 광 조절장치 대한민국 발명특허출원번호 10-2012-0016989 카메라의 멀티프레임 이미지 촬영 촬영 장치 및 방법
본 발명은 화상인식장치에서 화상인식 광학 시스템에 적용하는 엘시디 조리개의 반응속도를 개선하기 위한 구동 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 짧은 시간 내에 조리개의 열린 면적 크기의 선택 폭을 넓혀서 다양한 환경에서 선명한 화상을 인식하는 방법을 제공하기 위한 것이다. 즉 어두운 곳에서는 조리개의 열린 면적을 크게 하여 보다 많은 광량이 화상 센서에 입사되도록 하여 보다 밝은 화상으로 인식하게 하고, 너무 밝은 곳에서는 조리개의 열린 면적을 작게하여 입사 광량을 축소 조절하여 이미지 센서에 적절한 광 량만 입사되도록 하여 선명한 화상을 인식하는 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 조리개의 열린 면적이 동일한 경우에도 조리개를 통과하여 화상센서에 입사되는 광량을 화상 센서의 기능에 적합하도록 짧은 시간 내에 조절해주는 방법을 제공하기 위함이다.
본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 화상인식 장치의 광 경로 상에 위치하여 화상 센서로 입사되는 광량을 조절하는 엘시디 조리개 장치에서, 복수 개의 픽셀(pixel)로 구성된 상기 엘시디 조리개의 각 픽셀에 적절한 평균전압을 순차적으로 인가하여 짧은 시간 내에 상기 엘시디 조리개의 광 투과율을 조절하는 전기광학적인 구동방법을 제공한다.
상기 엘시디 모드는 편광판을 적용하지 않는 게스트-호스트 (Guest-Host) 엘시디 모드를 적용하여 밝은 상태에서의 가시광선 투과율이 50% 이상인 엘시디 조리개 장치를 제공한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 엘시디로 이루어진 조리개의 광 투과 영역을 광 경로 상의 중심을 기점으로 한 하나 이상의 원형 모양이나 타원모양 또는 모서리가 둥근 다각형 모양의 픽셀을 형성하여 광 회절을 최소화하는 엘시디 조리개 장치를 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 복수 개의 엘시디 픽셀로 이루어진 엘시디 조리개의 광 투과 영역을 엘시디 픽셀 별로 순차적으로 평균전압을 증가시키는 방법으로 인가하여 각각 엘시디 픽셀 별로 독립적인 광 투과율을 갖도록 조절함으로써 조리개의 크기와 광 투과율의 계조표시(Gray Scale)가 빠른 반응속도로 변환 가능하도록 제어하는 엘시디 조리개 장치를 제공한다.
전술한 것 외의 다른 기술적인 측면이나 특징 및 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 고 투과율의 엘시디를 이용한 광 투과율 제어 방법을 통하여 전기광학적으로 조리개의 광 투과율을 빠른 반응속도로 조절할 수 있는 엘시디 조리개장치를 구현할 수 있다.
또한, 조리개의 열린 면적 크기 상태의 선택 폭을 넓혀서 다양한 환경에서 선명한 화상을 짧은 시간 내에 인식한다. 즉 어두운 곳에서는 조리개의 열린 면적을 크게 하여 더 많은 광량이 화상 센서에 입사되도록 하여 보다 밝은 화상으로 인식하게 하고, 너무 밝은 곳에서는 조리개의 열린 면적을 짧은 시간 내에 작게 줄여 줌으로써 입사 광량을 축소 조절하여 이미지 센서에 적절한 광 량만 입사되도록 함으로써 보다 선명한 화상을 인식한다.
또한, 조리개의 열린 면적이 동일한 경우에도 엘시디 픽셀에 인가되는 평균전압을 조절하여 광 투과율을 제어함으로써, 조리개를 통과하여 화상센서에 입사되는 광량을 화상 센서의 기능에 적합하도록 조절해준다.
또한, 복수 개의 엘시디 픽셀로 이루어진 조리개의 광 투과 영역을 엘시디 픽셀 별로 정해진 순서대로 순차적으로 전압을 인가하여 각 엘시디 픽셀 별로 독립적인 계조표시가 가능한 광 투과율을 갖도록 조절함으로써 조리개의 크기와 광 투과율을 동시에 제어하여, 각기 다른 조리개의 조건을 갖는 복수 개의 화상을 짧은 시간 내에 인식한다.
도 1은 광 경로 상에 렌즈부, 엘시디 조리개, 화상인식 센서가 위치하고 제어부로 광량을 조절하는 입사 광량 조절장치의 블록도
도 2는 2개의 동심원으로 나누어진 픽셀로 이루어져 입사광 투과율을 조절하는 엘시디 패널의 개념도
도 3은 평균 인가 전압에 따른 Normally White Mode G-H LCD 패널의 가시광 투과율 변화도
도 4는 평균 인가 전압에 따른 Normally Black Mode G-H LCD 패널의 가시광 투과율 변화도
도 5는 Normally White Mode G-H LCD 패널에 전압을 10V, 10ms의 싱글펄스로 인가한 경우의 광 투과율 변화 속도 그래프
도 6a는 Normally White Mode G-H LCD 패널의 픽셀 Ⅰ과 Ⅱ에 V(th)이하의 평균전압이 인가된 상태이거나, Normally Black Mode G-H LCD 패널의 픽셀 Ⅰ과 Ⅱ에 V(sat)이상의 평균전압이 인가된 상태의 엘시디 조리개 개념도
도 6b는 Normally White Mode G-H LCD 패널의 픽셀 Ⅰ에는 V(th)이하의 평균전압이 인가되고 픽셀 Ⅱ에는 V(sat) 이상의 전압이 인가된 상태이거나, Normally Black Mode G-H LCD 패널의 픽셀 Ⅰ에는 V(sat)이상의 평균전압이 인가되고 픽셀 Ⅱ에는 V(th) 이하의 전압이 인가된 상태의 엘시디 조리개 개념도
도 6c는 Normally White Mode G-H LCD 패널의 픽셀 Ⅰ과 Ⅱ에 V(sat)이상의 평균전압이 인가된 상태이거나, Normally Black Mode G-H LCD 패널의 픽셀 Ⅰ과 Ⅱ에 V(th)이하의 평균전압이 인가된 상태의 엘시디 조리개 개념도
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 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.
본 발명의 실시예로서, 화상인식장치에 있어서 광 경로 상에 위치하여 화상 센서로 입사되는 광량을 조절하는 엘시디 조리개 장치로서, 편광판을 적용하지 않고 50% 이상의 높은 최대 가시광 평균 투과율을 갖는 복수 개의 픽셀로 구성된 엘시디 패널로 이루어진 상기 엘시디 조리개에 적절한 전압을 순차적으로 인가하여 광 투과율을 짧은 시간 내에 조절하는 전기광학적인 구동방법을 가진 엘시디 조리개 장치를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 입사 광량 조절장치의 블록도이다. 상기한 도 1을 설명하면, 화상인식장치에서 입사광(11)이 렌즈부(12)를 통과하여 엘시디 패널로 구성된 엘시디 조리개장치(13)를 통과하여 화상인식센서(14)에 도달한다. 렌즈부(12)는 하나 이상의 렌즈로 구성되고 적외선이나 자외선 차단 기능, 자동초점 조절 기능, 그리고 주변 밝기 인식 등의 기능 등을 포함할 수 있다. 화상인식장치의 제어부(15)는 화상인식센서(14)와 렌즈부(12)에서 입수한 정보를 비교 분석하여 엘시디 조리개 장치(13)와 렌즈부(12) 그리고 화상인식 센서(14)의 감도를 적절하게 제어한다. 엘시디 조리개 장치(13)는 엘시디 패널 상의 전극에 필요한 전압을 인가하여 가시광선 대 빛의 투과율을 조절한다. 또한 상기 렌즈부(12)의 일부 렌즈는 상기 광 경로 상에서 엘시디 조리개 장치(13)와 화상인식센서(14) 사이에 위치할 수 있으며, 또는 상기 엘시디 조리개 장치(13)가 렌즈부(12) 내에 위치할 수도 있다.
도 2는 도 1에 예시된 엘시디 조리개 장치(13)의 엘시디 패널 개념도이며, 상기 엘시디 패널은 픽셀 영역 Ⅰ과 Ⅱ로 구분되어 있으며, 상기 각 픽셀들은 상기 렌즈부(12)의 광축 중심을 원점으로 동심원의 형태들로 이루어지며, 상기 픽셀 Ⅰ과 Ⅱ 영역의 투명전극은 서로 분리되어 있어 각기 독립적으로 전기 구동할 수 있다. 도 3은 Guest-Host LCD의 Normally White Mode의 전기광학 특성 곡선을 예시하고 있다. 즉 엘시디 패널에 전기장이 인가되지 않은 상태에서는 광 투과율이 높은 상태를 유지하고, 일정한 V(th)전압 이상으로 인가하면 광 투과율이 점차 감소하며 V(sat) 이상의 평균전압을 인가하게 되면 점차 최소 광 투과율에 근접하게 된다. 또한 V(th)와 V(sat) 사이의 평균전압을 인가하면 중간계조의 광 투과율을 얻을 수 있다. 도 4는 Guest-Host LCD의 Normally Black Mode의 전기광학 특성 곡선을 예시하고 있다. 즉 엘시디 패널에 전기장이 인가되지 않은 상태에서는 광 투과율이 낮은 상태를 유지하지만, 일정한 V(th)전압 이상을 인가하면 광 투과율이 점차 증가하며 V(sat) 이상의 평균전압을 인가하게 되면 점차 최대 광 투과율에 근접하게 된다. 이 또한 마찬가지로 V(th)와 V(sat) 사이의 평균전압을 인가하면 중간계조의 광 투과율을 얻을 수 있다. Normally Black Mode의 Guest-Host LCD는 양(positive)의 유전 이방성(dielectric anisotropy)을 가진 네마틱 액정(nematic liquid crystal)에 소량의 양(positive)의 이색성 염료(pleochroic dye molecules)와 소량의 Chiral Dopant를 첨가하여 TN(Twisted Nematic) LCD나 STN(Super Twisted Nematic) LCD와 같이 뒤틀린(Twisted) 구조를 갖도록 하여 제작한다. 상기한 이색성 염료는 약 5wt.% 이하의 소량만을 액정에 첨가하며, 뒤틀린 구조는 Chiral Dopant의 양을 조정하여 90~360도 사이의 각도를 갖도록 한다.
Normally Black Mode를 엘시디 패널에 적용한 경우에, 도 2의 픽셀 Ⅰ과 Ⅱ에 전압을 인가하지 않으면 조리개의 크기는 반경 r2인 원의 면적을 갖게 되며, 그 조리개의 가시광 투과율은 엘시디 패널의 최소치를 갖게 된다. 그리고 픽셀 Ⅰ과 Ⅱ에 동시에 인가하는 평균전압이 V(th) 이상이 되면 조리개의 크기는 변화하지 않지만 그 가시광 투과율은 점차 증가하게 되고 V(sat) 이상에서는 최대 가시광 투과율을 갖는다. 반대로 Normally White Mode를 엘시디 패널에 적용한 경우에는, 도 2의 픽셀 Ⅰ과 Ⅱ에 전압을 인가하지 않으면 조리개의 크기는 반경 r2인 원의 면적을 갖게되며, 그 조리개의 가시광 투과율은 엘시디 패널의 최대치를 갖게 된다. 그리고 픽셀 Ⅰ과 Ⅱ를 동시에 인가하는 평균전압이 V(th) 이상이 되면 조리개의 크기는 변화하지 않지만 그 가시광 투과율은 점차 감소하게 되고 V(sat) 이상에서는 최소 가시광 투과율을 갖는다. Normally White Mode의 Guest-Host LCD는 음(negative)의 이방성을 가진 액정에 소량의 양의 이색성 염료와 소량의 Chiral Dopant를 첨가하여 VA(Vertically Aligned) 엘시디 구조를 갖도록 하여 제작한다. 상기 VA 엘시디는 엘시디 패널의 양 기판 상에 수직 배향 처리를 하여 액정 분자들이 기판과 접촉하는 면에서 수직으로 배열되도록 유도해준다. 이러한 상하 기판 표면의 수직 배향력에 의해 평균전압이 V(th) 이하일 때는 상하 기판 사이에 있는 모든 액정 층의 액정 분자들이 수직 배열하게 된다. 만약에 상기 액정 층에 인가하는 평균전압이 V(th)보다 높게 되면 음의 이방성을 가진 액정 분자들이 기판에 나란한 방향으로 재배열하게 되며, 동시에 상기한 Chiral Dopant의 영향력에 의해 뒤틀린 구조를 갖게 된다. 상기한 이색성 염료는 약 5wt.% 이하의 소량만을 액정에 첨가하며, 엘시디 패널에 V(sat) 이상의 평균전압을 인가하였을 때 뒤틀리는 구조가 90~360도 사이의 각도를 갖도록 Chiral Dopant의 적정량만을 첨가한다.
만약에 도 2의 엘시디 픽셀 Ⅰ과 Ⅱ에 인가하는 전압이 각기 다른 경우에는, 픽셀 Ⅰ에 해당하는 조리개 Ⅰ과 픽셀 Ⅱ에 해당하는 조리개 Ⅱ가 각기 인가하는 평균전압에 해당하는 가시광 투과율을 갖는 조리개로 그 역할을 동시에 수행하는 이중 조리개가 된다. 일 예로 픽셀 Ⅰ과 픽셀 Ⅱ의 면적이 같은 경우에, 픽셀 Ⅰ의 가시광 투과율이 픽셀 Ⅱ의 가시광 투과율보다 훨씬 높으면 픽셀Ⅰ을 통과하여 화상인식 센서에 도달하는 광 량이 픽셀 Ⅱ를 통과하여 화상인식 센서에 도달하는 광 량보다 많게 된다. 즉 픽셀 Ⅱ에 해당하는 조리개 Ⅱ를 통과하여 화상인식 센서에서 감지하는 화상 정보와 픽셀 Ⅰ에 해당하는 더 작은 크기의 조리개 Ⅰ을 통과하여 감지된 화상 정보가 겹쳐지게 되므로, 같은 가시광 투과율을 갖는 픽셀 Ⅰ과 Ⅱ가 하나의 조리개로 인식된 화상보다 심도가 더 깊게 된다. 역으로, 픽셀 Ⅰ의 가시광 투과율이 픽셀 Ⅱ의 가시광 투과율보다 더 낮게 되면 심도가 얕아지게 된다.
도 5는 Normally White G-H LCD Mode의 패널에 10 볼트의 펄스전압을 0~10ms 까지 10 msec 동안 인가했을 때 광 투과율 변화도의 한 예를 보여준다. 상기 엘시디 패널은 초기 상태에서는 최대의 광 투과율을 가지며, 10 볼트의 전압이 인가되면 약 1 msec 후에 최소 광 투과율을 보이며, 인가 전압이 0 볼트로 낮아지면 약 5 msec 후에 최대 광 투과율로 원상 회복된다. 즉 상기 엘시디 패널의 반응속도 T(on)은 약 1 msec 이며, T(off)는 약 5 msec 이다. 일반적으로 엘시디 패널의 반응속도는 액정 물질의 물리적인 특성, 측정 온도, 인가 전기장의 세기나 전압 파형, 액정 패널의 구조, 표면 배향력과 배향 각도 등 다양한 요인과 결부된다. 또한 도 5에 예시된 바와 같이 엘시디 패널의 전기광학적인 반응속도는 일반적으로 T(on) ≠ T(off) 이며, 보통은 T(on)이 T(off) 보다는 짧다. 달리 말하면, 엘시디 패널에 인가하는 전기장의 세기가 충분히 커지는 경우에 발생하는 전기광학적인 반응속도(rising time)가 전기장의 세기가 작아지는 경우에 발생하는 전기광학적인 반응속도(relaxation time)보다 빠르다.
도 6a는, Normally White Mode의 엘시디 조리개의 엘시디 픽셀 영역Ⅰ과 픽셀 영역Ⅱ에 모두 V(th) 이하의 평균전압이 인가된 상태이며 높은 광 투과율을 보여준다. 도 6b는, Normally White Mode의 엘시디 조리개의 엘시디 픽셀 영역Ⅰ에는 V(th) 이하의 평균전압이 인가되어 높은 광 투과율 상태를 유지하며, 픽셀 영역Ⅱ에는 V(sat) 이상의 평균전압이 인가된 상태로서 낮은 광 투과율을 보여준다. 도 6c는, Normally White Mode의 엘시디 조리개의 엘시디 픽셀 영역Ⅰ과 픽셀 영역Ⅱ에 모두 V(sat) 이상의 평균전압이 인가된 상태이며 모두 낮은 광 투과율 상태를 보여준다.
스마트폰이나 소형 카메라의 화질을 개선하는 방법으로, 카메라의 촬영 기능을 복수 개의 조건으로 변화시키면서 동일한 화면을 복수 개의 화상으로 각기 인식한 후 그 중에서 양호한 상태의 화상을 선택한다[특허문헌13]. 상기한 화질 개선 방안과 유사하게, 동일한 화면을 카메라의 조리개 세팅 조건을 변화시키면서 복수 개의 화상을 인식한 후 그 중에서 취사선택하여 화질을 개선할 수 있다. 이러한 동일한 촬영화면을 복수 개의 화상으로 인식하는 멀티프레임 인식 방법에서, 상기 촬영화면의 변화를 최소화하기 위해서는 가능한 짧은 시간 내에 상기 복수 개의 화상 인식 과정이 수행되어야할 필요가 있다. 상기 멀티프레임 인식 방법에서 엘시디 조리개의 조건을 변화시키면서 각각의 화상을 인식하는 경우에는, 상기 복수 개의 화상을 인식하는데 소요되는 시간을 단축하기 위해서 엘시디 조리개를 초기 상태에서 최종 상태로 변화시키는데 소요되는 시간을 단축할 필요가 있다. 만일에 상기한 멀티프레임 인식방법에서 상기 엘시디 조리개의 상태를 그림6a, 6b, 6c로 각기 변화시키면서 세 개의 화상을 인식하는 경우에, 상기 엘시디 조리개의 초기 상태에서 최종상태로 가능한 짧은 시간 내에 변화시키기 위해서는 조리개의 각 픽셀에 V(sat)을 인가하여 각기 T(on) 시간에 다음 단계의 조리개 상태로 순차적으로 구동시킨다. 즉 그림 5에 보여진 바와 같이 Normally White Mode 엘시디 조리개의 반응속도가 T(on) < T(off) 이기 때문에, 멀티프레임 인식방법에서 세 개의 화상을 가장 짧은 시간 내에 인식하기 위해서는 상기 엘시디 조리개의 픽셀을 6a→ 6b→ 6c 순서로 구동시키면서 각각의 조리개 상태에서 화상을 인식하도록 한다. 달리 말하면, 상기 세개의 화상을 짧은 시간 내에 연속으로 인식하기 위해서는 상기 엘시디 조리개의 각각의 픽셀에 인가되는 평균전압이 증가하는 방향으로 순차적으로 구동하는 것이며, 이는 엘시디 조리개의 광 투과율이 중간 계조를 갖는 경우에도 동일한 방법으로 각 픽셀에 인가되는 평균전압이 증가하는 방향으로 순차적으로 구동한다. 사용자가 원하는 동일 화면을 멀티프레임으로 화상인식이 종료된 후에는, 엘시디 조리개의 모든 픽셀에 인가된 평균전압을 V(th) 이하로 낮추어줌으로써 반응속도 T(off) 이후에는 원래의 초기 상태인 6a로 되돌아가도록 하며, 상기한 초기 상태 6a에서 다음 화면을 멀티프레임으로 화상 인식할 수 있는 다음 단계를 준비하게 된다.
상기한 Normally White Mode의 엘시디 조리개를 구동하는 방법과 동일하게, Normally Black Mode의 엘시디 조리개도 각 픽셀에 인가되는 평균전압이 증가하는 방향으로 순차적으로 구동한다. 즉 한 화면을 멀티프레임으로 인식하는 방법에서 세개의 화상을 가장 짧은 시간 내에 인식하기 위해서는 상기 엘시디 조리개의 픽셀을 6c→ 6b→ 6a 순서로 구동시키면서 각각의 조리개 상태에서 화상들을 인식하도록 한다. 사용자가 원하는 동일 화면을 멀티프레임으로 화상인식이 종료된 후에는, 엘시디 조리개의 모든 픽셀에 인가된 평균전압을 V(th) 이하로 낮추어줌으로써 반응속도 T(off) 이후에는 원래의 초기 상태로 되돌아가도록 하며, 상기한 초기 상태에서 다음 화면을 멀티프레임으로 화상 인식할 수 있는 다음 단계를 준비하게 된다. 즉 Normally Black Mode의 엘시디 조리개는 6c→ 6b→ 6a 순서로 구동하여 각각의 화상을 인식한 후 초기상태인 6c로 원위치 됨으로써 한 화면을 인식하는 하나의 사이클(cycle)이 종료된다.
본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명의 효과는 디지털 카메라의 소형화 필요한 작은 크기의 전자제어식 조리개에 적용 가능하며, 또한 스마트폰의 카메라의 조리개에도 적용이 가능하다.
11: 입사광
12: 렌즈부
13: 엘시디 패널로 이루어진 엘시디 조리개 장치
14: 화상인식 센서
15: 제어부
r1: LCD 픽셀 Ⅰ의 반경
r2: LCD 픽셀 Ⅱ의 반경
Ⅰ: LCD 패널에서 반지름이 r1인 원형 영역
Ⅱ: LCD 패널에서 반지름 r이 r1 < r < r2인 원형 고리 모양의 영역
V(th): Threshhold Voltage로서 LCD 패널의 상대 광 투과율이 10%로 변화하기 시작하는 평균전압(Normally Black Mode인 경우이며, 반대로 Normally White Mode인 경우에는 90%임)
V(sat): Saturation Voltage로서 LCD 패널의 상대 광 투과율이 임계값에 90%로 근접하는 평균전압(Normally Black Mode인 경우이며, 반대로 Normally White Mode인 경우에는 10%임)
평균전압: RMS(root mean square) voltage
T(on): Rising time으로 칭하며, Normally White Mode 엘시디 패널에 V(sat) 이상으로 충분한 평균전압이 인가될 때, 초기상태의 상대적인 광 투과율이 90%에서 10%까지 변화하는데 소요되는 전기광학적인 반응시간
T(off): Relaxation time으로 칭하며, Normally White Mode 엘시디 패널에 V(th) 이하로 평균전압이 낮아질 때 상대적인 광 투과율이 10% 변화 상태에서 최대 광 투과율의 90%까지 변화하는데 소요되는 전기광학적인 반응시간
Normally white mode: 전기장을 인가하지 않은 상태의 광 투과율이 최대이고, V(sat) 이상의 평균전압을 인가하면 최소 광 투과율을 갖는 엘시디 모드
Normally Black Mode: 전기장을 인가하지 않은 상태의 광 투과율이 최소이고, V(sat) 이상의 평균전압을 인가하면 최대 광 투과율을 갖는 엘시디 모드

Claims (6)

  1. 화상인식장치의 광 경로 상에 위치하여 화상인식 센서에 입사하는 광량을 조절하는 엘시디 조리개 장치로서,
    상기 엘시디 조리개 장치는 복수 개의 픽셀들로 구성된 엘시디 패널과 그 구동수단으로 구성되고;
    상기 복수 개의 픽셀들은, 각 픽셀 별로 균일한 광 투과율 또는 균일한 계조를 갖도록 독립적으로 전기 구동하며;
    상기 구동수단은, 동일 화면을 각기 상이한 엘시디 조리개 상태에서 순차적으로 인식되도록 멀티프레임 화상을 인식하는데 있어서, 상기 복수 개의 픽셀들 중 적어도 하나 이상의 픽셀에 인가되는 평균전압이 증가하는 방향으로 순차 구동하는 기능을 가진 엘시디 조리개 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 엘시디는 이색성 염료가 포함된 Normally White Mode Guest-Host 엘시디이며, 그 최대 가시광 평균 투과율이 50% 이상인 엘시디 조리개 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 엘시디는 이색성 염료가 포함된 Normally Black Mode Guest-Host 엘시디이며, 그 최대 가시광 평균 투과율이 50% 이상인 엘시디 조리개 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 엘시디는 인가하는 평균 전압에 해당하는 광 투과율이 일정한 중간계조를 갖는 엘시디 조리개 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 복수 개의 픽셀들은, 상기 광 경로 상의 광축 중심에 각기 그 원점을 가지면서 그 반지름의 크기가 각기 다른 동심원의 형태들을 이루고, 상기 광축 상의 360도 방위각에 걸쳐 균일한 광 투과율을 가지는 엘시디 조리개 장치
  6. 화상인식장치의 광 경로 상에 위치하여 화상인식 센서에 입사하는 광량을 조절하는 엘시디 조리개 장치로서,
    상기 엘시디 조리개 장치는 복수 개의 픽셀들로 구성된 엘시디 패널과 그 구동수단으로 구성되고;
    상기 복수 개의 픽셀들은, 각 픽셀 별로 균일한 광 투과율 또는 균일한 계조를 갖도록 독립적으로 전기 구동하며;
    상기 복수 개의 픽셀들은, 상기 광 경로 상의 광축 중심에 각기 그 원점을 가지면서 그 반지름의 크기가 각기 다른 동심원의 형태들을 이루고, 상기 광축 상의 360도 방위각에 걸쳐 균일한 광 투과율을 가지며;
    상기 구동수단은, 동일 화면을 각기 상이한 엘시디 조리개 상태에서 순차적으로 인식되도록 멀티프레임 화상을 인식하는데 있어서, 상기 복수 개의 픽셀들 중 적어도 하나 이상의 픽셀에 인가되는 평균전압이 증가하는 방향으로 순차 구동하는 기능을 가지며;
    또한 상기 구동수단은, 한 화면을 멀티프레임으로 화상인식을 마친 후에는 상기 모든 픽셀들에 인가되는 평균전압을 V(th) 이하로 낮추어 초기의 전기광학적인 상태로 원위치되도록 구동하는 기능을 가진 엘시디 조리개 장치.
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