KR20240101615A

KR20240101615A - 펄스 폭 변조를 갖는 적응형 플래시

Info

Publication number: KR20240101615A
Application number: KR1020247018120A
Authority: KR
Inventors: 니콜라 베티나 페퍼; 아르옌 게르벤 반 데르 지데; 피터 요하네스 퀸투스르 반 보르스트 바더; 마커스 헨드리쿠스 아드리아누스 반 스틴; 로날드 요하네스 보네
Original assignee: 루미레즈 엘엘씨
Priority date: 2021-11-02
Filing date: 2022-11-01
Publication date: 2024-07-02
Also published as: US12120414B2; CN118525248A; US20230137928A1; WO2023081154A1; EP4427095A1

Abstract

센서는 주변광 신호를 생성하기 위해 장면에 존재하는 시변 주변광을 감지할 수 있다. 프로세서는 주변광 신호의 주변광 주파수 및 주변광 위상을 결정할 수 있다. LED 어레이의 발광 다이오드들(LED들)은 조명을 생성하기 위해 동일한 진폭을 갖는 펄스-폭 변조(PWM) 전기 신호들로 전기적으로 전력을 공급받을 수 있다. 각각의 LED는 장면의 각각의 영역을 조명할 수 있다. 각각의 PWM 전기 신호는 장면의 각각의 영역에서 지정된 조명 강도에 대응하는 각각의 듀티 사이클을 가질 수 있다. PWM 전기 신호들은 주변광 주파수의 정수배인 동일한 PWM 주파수를 가질 수 있다. 각각의 PWM 전기 신호는 주변광 위상에 동기화되는 각각의 PWM 위상을 가질 수 있다. 렌즈는 장면을 조명하기 위해 장면을 향해 조명을 지향시킬 수 있다.

Description

펄스 폭 변조를 갖는 적응형 플래시

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2021년 11월 2일자로 출원된 미국 가출원 제63/274,708호의 이익을 주장하며, 그 전체 내용은 본 명세서에 참조로 포함된다.

기술의 분야

본 개시내용은 카메라를 위한 것과 같은 조명 시스템에 관한 것이다.

카메라들을 위한 것과 같은 조명 시스템들을 개선하기 위한 지속적인 노력이 있다.

도 1은 일부 예들에 따른, 이미징 시스템의 예시의 측면도를 도시한다.
도 2는 일부 예들에 따른, 장면을 조명하기 위한 방법의 예시를 도시한다.
도 3은 일부 예들에 따른, 주파수 및/또는 위상을 선택하기 위한 방법의 예시를 도시한다.
도 4는 일부 예들에 따른, 펄스 폭 변조를 위한 전류를 선택하기 위한 방법의 예시를 도시한다.
대응하는 참조 문자들은 여러 도면들에 걸쳐 대응하는 부분들을 나타낸다. 도면들에서의 요소들은 반드시 축척대로 그려진 것은 아니다. 도면들에 도시된 구성들은 단지 예시들일 뿐이며, 어떠한 방식으로도 제한하는 것으로 해석되어서는 안 될 것이다.

세그먼트화된 발광 다이오드(light-emitting diode; LED) 어레이를 광원으로서 사용하는 조명 시스템에서, 어레이의 LED들은 특정된 프로파일을 갖는 조명을 장면으로 지향시키기 위해 독립적으로 전력을 공급받을 수 있다. 예를 들어, 카메라 플래시에서, 시야의 에지에 대응하는 LED는 시야의 중심에 있는 LED보다 더 밝게 전력을 공급받을 수 있다. 다른 예로서, 카메라 플래시에서, 비교적 먼 객체에 대응하는 LED는 비교적 가까운 객체에 대응하는 LED보다 더 밝게 전력을 공급받을 수 있다. 또 다른 예로서, 차량 헤드라이트에서, LED들은 헤드라이트가 다가오는 차량들 내로 조명을 지향시키는 것을 회피하도록 전력을 공급받을 수 있다. 다른 적합한 예들이 또한 사용될 수 있다.

균일한 조명 또는 지정된 조명 프로파일을 제공하는 방식으로 세그먼트화된 LED 어레이 내의 LED들에 전력을 공급하는 것은 어려울 수 있다. 균일한 조명 또는 지정된 조명 프로파일을 제공하는 방식으로 세그먼트화된 LED 어레이 내의 마이크로LED들(예를 들어, LED 어레이의 전체 표면적에 비해 비교적 작은 표면적을 점유하는 방출 표면들을 갖는 LED들)에 전력을 공급하는 것에 추가적인 어려움이 있을 수 있다.

예를 들어, 세그먼트화된 LED 어레이의 특정 LED로부터 원하는 밝기를 생성하기 위해 적합한 진폭의 직류(direct current; DC) 전압 또는 DC 전류(또는 천천히 변하는 전압 또는 천천히 변하는 전류)를 공급할 수 있는 DC 구동기를 사용하는 조명 시스템은, LED 어레이의 영역에 걸쳐 컬러 변동을 야기할 수 있다. 예를 들어, LED의 최좌측 에지는 (예를 들어, LED 어레이의 최좌측 에지에 있는 LED들이 비교적 높은 전류를 수신하도록) 비교적 높은 목표 조도(illuminance)를 가질 수 있고, 최우측 에지는 (예를 들어, LED 어레이의 최우측 에지에 있는 LED들이 비교적 낮은 전류를 수신하도록) 비교적 낮은 목표 조도를 가질 수 있다. 이러한 전류 불균형은 컬러 쉐이딩을 야기할 수 있다. 예를 들어, 장면에서의 조명은 LED의 최좌측 에지에 대응하는 에지에서 비교적 청색 색조를, 그리고 LED의 최우측 에지에 대응하는 에지에서 비교적 적색 색조를 나타낼 수 있다. 이러한 컬러 쉐이딩은 세그먼트화된 LED 어레이를 구동하기 위해 가변 진폭의 DC 전압 또는 DC 전류를 사용하는 것의 잠재적인 단점의 예이다.

또한, LED들은 인가된 전류의 지정된 값에서 피크에 도달하고 지정된 값으로부터 떨어진 전류 값들에서 감소하는 효율(예를 들어, 인가된 전류의 함수로서, 광 출력 전력을 인가된 전력으로 나눈 비율)을 가질 수 있기 때문에, 세그먼트화된 LED 어레이를 구동하기 위해 DC 전압 또는 DC 전류를 변화시키는 것은 LED들이 피크 효율로부터 떨어진 조건들에서 동작하게 할 수 있다.

DC 전압 또는 DC 전류 레벨들을 변화시킴으로써 야기되는 세그먼트화된 LED 어레이에서의 컬러 착색(color tinting)의 단점을 극복하기 위해, 조명 시스템은 펄스 폭 변조(pulse width modulation; PWM)로 세그먼트화된 LED 어레이에 전기적으로 전력을 공급할 수 있다. PWM에서, 일정한(또는 천천히 변하는) 진폭의 전류 또는 전압은 카메라 내의 센서 또는 사람 눈과 같은 검출기의 응답 시간보다 작은 스위칭 주기(또는 스위칭 레이트의 역수)로 빠르게 스위칭 온 및 오프된다. 검출기는 감지된 강도의 시간 평균을 수행하여, 인지된 강도가 스위칭의 듀티(duty) 사이클(예를 들어, 특정 LED가 전력을 공급받는 특정 지속기간 또는 시간 간격의 분율을 나타내는 0%와 100% 사이의 값)에 비례하도록 한다. 전압 또는 전류 레벨은 세그먼트화된 LED 어레이의 LED가 안전하게 견딜 수 있는 최대 전류 레벨, 또는 다른 적합한 값일 수 있다.

조명을 제공하기 위해 세그먼트화된 LED 어레이를 구동하기 위해 PWM을 임의적으로(optionally) 사용할 수 있는 이미징 시스템의 단점은 조명(예를 들어, 실내 조명들과 같은 주변 조명)의 변화들이 상보적 금속 산화물 반도체(complementary metal oxide semiconductor; CMOS) 카메라와 같은 롤링 셔터를 갖는 센서에 의해 촬영된 이미지들에서 스퓨리어스 밴딩(spurious banding)을 생성할 수 있다는 것이다. 롤링 셔터에서, 픽셀들의 노출 윈도우들은 동시가 아니라 시간상 엇갈리게 배치된다.

센서의 롤링 셔터에 의해 야기되는 스퓨리어스 밴딩의 단점을 극복하기 위해, 이미징 시스템은 센서의 적분 시간을 튜닝할 수 있다. 예를 들어, 이미징 시스템은 센서의 롤링 셔터가 주변 조명에서의 비교적 작은 변화들만을 검출하도록, 변화하는 (주변) 조명의 최대치가 발생하는 시간에 근접하도록(예를 들어, 그 시간의 1% 이내, 2% 이내, 5% 이내, 10% 이내, 또는 그 시간의 다른 백분율 이내) 통합 시간을 튜닝할 수 있다. 다른 예로서, PWM 신호로 구동되는 세그먼트화된 LED 어레이로부터의 조명을 포함하는 이미징 시스템의 경우, 이미징 시스템은 적분 시간을 PWM 주기의 정수배와 동일하거나 그에 가깝도록 튜닝할 수 있다. 예를 들어, 세그먼트화된 LED 어레이 내의 LED들의 수가 100 이하일 수 있는(더 많은 수의 LED들이 또한 사용될 수 있지만) 카메라 시스템을 위한 조명기에 대해, 센서는 최대 1000 Hz 이상의 적분 주파수(예를 들어, 적분 시간의 역수)를 가질 수 있다. 다른 예로서, 자동차 헤드라이트와 같은 차량 조명 시스템을 위한 조명기에 대해, 세그먼트화된 LED 어레이 내의 LED들의 수는 20,000개 이상만큼 많을 수 있고, 센서는 약 500 Hz 내지 600 Hz의 적분 주파수를 가질 수 있지만, 이 범위 밖의 주파수 값들 또한 사용될 수 있다.

튜닝을 달성하기 위해, 이미징 시스템은 주변 조명의 변화들을 검출할 수 있는 "플리커 센서"라고 지칭되는 센서를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 플리커 센서는, 임의적으로 임의의 포커싱 광학계 없이, 장면과 동일한 방향으로 향하는 광검출기(예를 들어, 단일-픽셀 검출)를 포함할 수 있다. 광검출기는 주변 조명의 주기적인 변화를 감지할 수 있다. 예를 들어, 플리커 센서는 실내 조명의 변동들의 주파수 및 위상을 감지할 수 있다. 특정 예에서, 실내 조명은 50 Hz 또는 60 Hz와 같은 벽 전류 주파수, 또는 전자 밸러스트들에 의해 야기되는 벽 전류 주파수의 배수에서 강도가 변할 수 있다. 플리커 센서는 50 Hz 또는 60 Hz, 또는 50 Hz 또는 60 Hz의 정수배와 같은 주파수를 감지할 수 있다. 플리커 센서는 실내 조명이 피크 강도 또는 최소 강도를 갖는 시간과 같은 위상을 감지할 수 있다. 조명 및/또는 감지를 주변 조명의 피크 강도 또는 주변 조명의 최소 강도에 동기화하는 것은 주변 조명이 가장 느리게 변하는 값에서 동기화가 발생하는 것을 허용할 수 있다. 대안적으로, 조명 및/또는 감지는 피크 강도와 최소 강도 사이의 중간점과 같은 주변 조명의 임의의 적절한 위상에 동기화될 수 있다.

일부 예들에서, 이미징 시스템은 플래시 PWM 주파수 및 위상을 주변 조명의 주파수 및 위상으로 튜닝할 수 있으며, 이는 이미징 시스템에 의해 캡처된 이미지들에서 밴딩 또는 부분 밴딩을 감소시키거나 제거하는 것을 도울 수 있다. 일부 예들에서, 위상은 마스터 클럭(clock)에 동기화될 수 있다.

일부 예들에서, PWM은 LED 어레이 내의 LED로부터 LED로의 프로그래밍가능한 위상 시프트 또는 지연을 가질 수 있다. 예를 들어, LED들은 LED 어레이에서 LED로부터 LED로 스태거링되는 펄스 상승 에지를 갖는 펄스들로 전기적으로 전력을 공급받을 수 있다. 이러한 방식으로 PWM 펄스들의 상승 에지들을 스태거링하는 것은 LED들이 모두 동시에 전력을 공급받는 경우에 발생할 수 있는 전류 서지를 감소시키거나 제거하는 것을 도울 수 있다.

이미징 시스템은 PWM에 대한 전류 레벨을 상이한 지정된 조명 레벨들에 대해 상이하게 임의적으로 설정할 수 있다. 예를 들어, 이미징 시스템은 플래시 모드(예를 들어, 조명이 버스트, 및 그에 후속하여 조명이 오프일 때의 지속기간 포함할 때)에 대한 제1 PWM 전류 레벨 및 토치 모드 또는 비디오 모드(예를 들어, 조명이 조명이 연속적으로 온일 때의 지속기간을 포함할 때)에 대한 제1 PWM 전류 레벨과 상이한 제2 PWM 전류 레벨을 가질 수 있다. 일부 예들에서, 전류 레벨은 지정된 조명 분포의 함수로서 (예컨대 동적으로, 예컨대 실시간으로, 또는 지속기간마다 변하는 레벨을 갖는 이산 지속기간들로) 변할 수 있다. 이러한 가변 전류 레벨은 전류가 증가함에 따라 LED들의 효율의 감소를 처리 및/또는 보상하는 것을 도울 수 있다.

일부 예들에서, 플래시 응용들에서의 세그먼트화된 LED들은 직류 구동기들을 사용하고 전류 진폭을 튜닝할 때 컬러 쉐이딩(color shading)을 겪을 수 있다. 일부 예들에서, PWM은 위와 같이 컬러 쉐이딩을 제거하거나 감소시키는 것을 도울 수 있지만, 특히 혼합 조명 조건들에서, 픽처 내에 밴딩을 초래할 수 있다. 또한, PWM은 드룹(droop)으로 인해 비효율적일 수 있다. 플리커 검출은 주변 조명 변화들을 검출할 수 있고, 주변광 주파수 및 위상과 호환가능하도록 플래시 주파수 및 위상을 튜닝할 수 있다. 또한, 시스템이 더 효율적으로 동작하는 것을 돕기 위해, PWM 드라이버는 피크 전류 값을 임의적으로 선택할 수 있다.

도 1은 일부 예들에 따른 조명 시스템(100)의 예시의 측면도를 도시한다.

세그먼트화된 발광 다이오드(LED) 어레이(106)(이하, "LED 어레이"로 지칭됨)는 복수의 발광 영역들(이하, "LED들"로 지칭됨)로부터 제1 광(110)을 방출할 수 있다. 조명 렌즈(114)는 제1 광(110)을 조명(116)으로서 장면(104)을 향해 지향시킬 수 있다. 카메라(102)는 장면(104)으로부터 반사되고/되거나 장면(104)에 의해 방출되는 반사된 광(124)을 수집할 수 있는 카메라 렌즈(122)를 포함할 수 있다. 카메라 렌즈(122)는 반사 광(124)을 다중 픽셀 센서(126) 상으로 지향시켜 다중 픽셀 센서(126) 상에 장면(104)의 이미지를 형성할 수 있다. 컨트롤러(128)는 장면(104)의 이미지를 나타내는 데이터 신호를 수신할 수 있다. 컨트롤러(128)는 LED 어레이(106) 내의 LED들(108)을 구동할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러는 특정된 방식으로 장면(104)을 조명하기 위해, LED 어레이(106) 내의 하나 이상의 LED(108)를 LED 어레이(106) 내의 다른 하나 이상의 LED(108)와 독립적으로 임의적으로 제어할 수 있다. 예를 들어, 장면(104) 내의 비교적 가까운 객체들은 제1 양의 조명을 요구할 수 있고, 장면(104) 내의 비교적 먼 객체들은 장면(104)의 이미지에서 동일한 밝기를 갖기 위해 제1 양보다 큰 제2 양의 조명을 요구할 수 있다. 다른 구성들 또한 가능하다. 카메라(102) 및 조명 시스템(100)은 하우징(130) 내에 배치될 수 있다. 일부 예들에서, 하우징(130)은 스마트폰 또는 다른 적합한 디바이스로서 구성될 수 있다.

일부 예들에서, 카메라(102)는 플리커 센서로서 기능할 수 있다. 다른 예들에서, 별개의 플리커 센서는 장면(104)의 비디오 이미지(예를 들어, 지속기간에 걸쳐 취해진 비-정적 이미지 또는 일련의 정적 이미지들)에서와 같이, 주변 조명의 주파수 및 위상을 감지할 수 있다.

일부 예들에서, 하우징(130)은 플리커 센서로서 기능할 수 있는 추가적인 주변광 센서(132)를 포함할 수 있다. 주변광 센서(132)는 카메라 렌즈(122) 또는 조명 렌즈(114)에 근접하여 하우징(130) 상에 또는 하우징 내에 배치될 수 있다. 일부 예들에서, 주변광 센서(132)는 단일 광검출기(예를 들어, 단일 픽셀 검출기 또는 포토다이오드)를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 주변광 센서(132)는 렌즈가 없을 수 있다(예를 들어, 하우징(130)으로부터 멀어지는 쪽을 향하는 베어(bare) 검출기일 수 있다). 주변광 센서(132)는 주변 조명(134)의 주파수 및 위상을 감지할 수 있다. 일부 예들에서, 주변광 센서(132)는 전기 센서 신호(136)를 컨트롤러(128)에 제공할 수 있어서, 컨트롤러는 전기 센서 신호(136)에 응답하여 주변 조명(134)의 주파수 및 위상을 감지할 수 있다.

도 2는 일부 예들에 따른, 장면을 조명하기 위한 방법(200)의 예시를 도시한다.

동작(202)에서, 장면에 존재하는 시변 주변광을 감지하여 시변 주변광 신호를 생성할 수 있다.

동작(204)에서, 시변 주변광 신호의 주변광 주파수 및 주변광 위상이 결정될 수 있다.

동작(206)에서, LED 어레이의 LED들은 조명을 생성하기 위해 PWM 전기 신호들로 전기적으로 전력을 공급받을 수 있다. LED 어레이의 각각의 LED는 장면의 각각의 영역을 조명할 수 있다. PWM 전기 신호들은 동일한 진폭을 가질 수 있다. 각각의 PWM 전기 신호는 장면의 각각의 영역에서 지정된 조명 강도에 대응하는 각각의 듀티 사이클을 가질 수 있다. PWM 전기 신호들이 주변광 주파수의 정수배인 동일한 PWM 주파수를 가질 수 있는 것, 또는 각각의 PWM 전기 신호가 주변광 위상에 동기화되는 각각의 PWM 위상을 가질 수 있는 것 중 적어도 하나이다.

동작(208)에서, 조명은 장면을 조명하기 위해 장면을 향해 지향될 수 있다.

도 3은 일부 예들에 따른, 주파수 및/또는 위상을 선택하기 위한 방법(300)의 예를 도시한다.

동작(302)에서, 카메라(102) 및/또는 주변광 센서(132)와 같은 하나 이상의 플리커 센서는 장면(104)과 같은 장면에서 주변광을 감지할 수 있다. 조명기가 장면을 조명하도록 구성되는 구성들의 경우, 조명기는 주변광 감지 동안 전력이 공급되지 않을 수 있다.

동작(304)에서, 카메라(102) 또는 주변광 센서(132)에 결합된 컨트롤러(128)와 같은 하나 이상의 프로세서는 장면을 조명하기 위해 플래시 또는 비디오 광이 사용되어야 하는지를 결정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 장면의 하나 이상의 영역에서 주변광의 광 레벨을 감지하고, 광 레벨을 임계 광 레벨과 비교하고, 감지된 광 레벨이 임계 광 레벨 미만이면 플래시 또는 비디오가 사용될 것이라고 결정할 수 있다. 플래시 또는 비디오 광이 사용되지 않는 경우, 방법(300)은 중지될 수 있다. 플래시 또는 비디오 광이 사용되어야 하는 경우, 방법(300)은 동작(306)으로 진행할 수 있다.

동작(306)에서, 프로세서는 주변광이 60 Hz와 같은 검출 가능한 주파수를 포함하는지를 결정할 수 있다. 이러한 검출 가능한 주파수가 검출되지 않으면, 방법(300)은 정지할 수 있다. 이러한 검출 가능한 주파수가 검출되면, 방법은 동작(308)으로 진행할 수 있다.

동작(308)에서, 프로세서는 노출 시간을 계산할 수 있다. 프로세서는 주변 주파수로 튜닝되는 PWM 주파수를 갖도록 플래시 또는 비디오 광을 설정할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 프로세서는 주변 위상으로 위상-튜닝되는 PWM 주파수를 갖도록 플래시 또는 비디오 광을 설정할 수 있다. 이러한 방식의 위상 튜닝은 이미징 시스템에 의해 캡처된 이미지들에서 밴딩 또는 부분 밴딩을 감소시키거나 제거하는 것을 도울 수 있다. 일부 예들에서, 위상은 마스터 클럭에 동기화될 수 있다.

방법(300)은 임의적으로 주변 주파수로 튜닝되고/되거나 주변 위상으로 위상-튜닝되는 PWM 주파수를 갖는 플래시 또는 비디오 광을 사용하여, 카메라(102)로, 장면의 이미지 또는 비디오를 캡처하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이러한 방식의 주파수 튜닝은 이미징 시스템에 의해 캡처된 이미지들에서 밴딩 또는 부분 밴딩을 감소시키거나 제거하는 것을 도울 수 있다.

도 4는 일부 예들에 따른, 펄스 폭 변조를 위한 전류를 선택하기 위한 방법(400)의 예시를 도시한다.

동작(402)에서, 카메라(102)와 같은 카메라는 장면의 미리보기 이미지를 캡처할 수 있다. 카메라에 결합된 컨트롤러(128)와 같은 프로세서는 미리보기 이미지를 분석할 수 있다. 프로세서는 장면 내의 객체들까지의 거리들을 분석할 수 있다. 프로세서는 이미지 및 장면 내의 객체들까지의 거리들에 기초하여 목표 조도 분포를 계산할 수 있다.

동작(404)에서, 프로세서는 카메라로부터 가장 멀리 떨어져 있는(예를 들어, 이미지의 다른 세그먼트들 내의 객체들보다 카메라로부터 더 멀리 떨어져 있는) 하나 이상의 객체를 갖는 세그먼트 또는 제2 세그먼트와 상이한 주변 조명 조건들을 갖는 제1 세그먼트와 같은, 가장 높은 요청된 조도를 갖는 이미지의 세그먼트를 선택할 수 있다.

동작(406)에서, 프로세서는 이미지의 선택된 세그먼트에 대응하는 구동 전류를 결정할 수 있다.

동작(408)에서, 프로세서는 PWM 드라이버를 결정된 구동 전류로 설정할 수 있고, 조도 분포에 따라 나머지 세그먼트들에 대한 듀티 사이클들을 계산할 수 있다.

방법(400)은 임의적으로, 결정된 구동 전류에 대응하는 PWM 전류를 갖는 플래시 또는 비디오 광을 사용하여, 카메라(102)로, 장면의 이미지 또는 비디오를 캡처하는 단계를 더 포함할 수 있고, 이미지의 세그먼트들은 조도 분포에 대응하는 듀티 사이클들을 갖는다.

조명을 제공하기 위한 시스템은 본 명세서에 설명된 바와 같이 세그먼트화된 LED, 렌즈, LED를 위한 PWM 드라이버, 플리커 검출, 및 컨트롤러를 포함할 수 있다. 일부 실시예들은 본 명세서에 설명된 바와 같은 조명을 제공하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 프로세서는, 실행될 때 프로세서로 하여금 본 명세서에 설명된 동작들을 수행하게 하는 비일시적 명령어들을 포함할 수 있다.

플래시를 갖는 각각의 픽처는 주변 조명에 대한 플리커 검출을 갖는 미리보기 모드, 및 튜닝된 PWM 주파수를 갖는 프리플래시(preflash) 및 플래시가 선행될 수 있다.

시스템 및 방법은 모바일 디바이스들을 위한 적응형 플래시, 자동차/산업 응용들을 위한 조향가능한 조명 등에 적용가능하다.

본 명세서에 개시된 시스템들 및 관련 방법들을 추가로 예시하기 위해, 예들의 비제한적인 리스트가 아래에 제공된다. 다음의 비제한적인 예들 각각은 그 자체로 자립할 수 있거나, 다른 예들 중 임의의 하나 이상과의 임의의 순열 또는 조합으로 조합될 수 있다.

예 1에서, 이미징 시스템은: 발광 다이오드(LED) 어레이 - LED 어레이의 각각의 LED는 장면의 각각의 영역을 조명하도록(illuminate) 구성됨 -; 장면에 존재하는 시변 주변광을 감지하고, 감지된 시변 주변광에 응답하여 시변 주변광 신호를 생성하도록 구성된 주변광 센서; 컨트롤러; 및 장면을 조명하기 위해 장면을 향해 조명을 지향시키도록 구성된 렌즈를 포함할 수 있고, 컨트롤러는, 시변 주변광 신호의 주변광 주파수 및 주변광 위상을 결정하고, 조명을 생성하기 위해 각각의 펄스-폭 변조(PWM) 전기 신호들로 LED 어레이의 LED들에 전기적으로 전력을 공급하도록 구성되고, PWM 전기 신호들은 동일한 진폭을 갖고, 각각의 PWM 전기 신호는 장면의 각각의 영역에서 지정된 조명 강도에 대응하는 각각의 듀티 사이클을 갖고, PWM 전기 신호들은 주변광 주파수의 정수배인 동일한 PWM 주파수를 가질 수 있다.

예 2에서, 예 1의 이미징 시스템은, LED 어레이의 LED들이 상이한 시간들에서 발생하는 상승 에지들을 갖는 펄스들을 갖는 PWM 전기 신호들을 통해 전기적으로 전력을 공급받도록, 각각의 PWM 전기 신호가 PWM 전기 신호들 중 다른 PWM 전기 신호들 의 PWM 위상들로부터 시간적으로 오프셋되는 PWM 위상을 갖도록 임의적으로 구성될 수 있다. 대안적으로, PWM 전기 신호들은 상이한 시간들에서 발생하는 하강 에지들을 갖는 펄스들을 가질 수 있다.

예 3에서, 예 1 내지 예 2 중 어느 하나의 이미징 시스템은, LED 어레이의 LED들이 실질적으로 동시에 발생하는 상승 에지들을 갖는 펄스들을 갖는 PWM 전기 신호들을 통해 전기적으로 전력을 공급받도록, PWM 전기 신호들이 서로 시간적으로 정렬되는 PWM 위상들을 갖도록 임의적으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상승 에지들은 마스터 클럭에 동기화될 수 있다. 대안적으로, PWM 전기 신호들은 실질적으로 동시에 발생하는 하강 에지들을 갖는 펄스들을 가질 수 있다.

예 4에서, 예 1 내지 예 3 중 어느 하나의 이미징 시스템은 PWM 전기 신호들의 상승 에지들이 시변 주변광 신호의 극값들(extrema)(예를 들어, 최댓값(maxima) 및/또는 최솟값(minima))에서 발생하도록 임의적으로 구성될 수 있다. 대안적으로, PWM 전기 신호들의 하강 에지들은 시변 주변광 신호의 극값들에서 발생할 수 있다.

예 5에서, 예 1 내지 예 4 중 어느 하나의 이미징 시스템은 임의적으로, 장면을 조명하기 위해 조명이 장면을 향해 지향되는 동안 장면의 이미지를 캡처하도록 구성되는 멀티-픽셀 센서를 더 포함할 수 있다. 멀티-픽셀 센서는 시변 주변광 신호의 국소 극값(local extremum)(예를 들어, 국소 최댓값(local maximum) 또는 국소 최솟값(local minimum))과 중첩하는 시간 지속기간에 장면의 이미지를 캡처하기 위해 시변 주변광 신호에 동기화되는 롤링 셔터를 가질 수 있다.

예 6에서, 예 1 내지 예 5 중 어느 하나의 이미징 시스템은 컨트롤러가 이미지 캡처 모드의 선택을 수신하도록 추가로 구성되도록 임의적으로 구성될 수 있고, 이미지 캡처 모드는 정적 이미지 모드와 비디오 이미지 모드 사이의 선택을 포함한다. 정적 이미지 모드는 LED들의 최대 출력에 대응하는 제1 진폭을 갖는 PWM 전기 신호들을 포함한다. 비디오 이미지 모드는 LED들의 피크 효율에 대응하고 제1 진폭과 상이한 제2 진폭을 갖는 PWM 전기 신호들을 포함한다.

예 7에서, 예 1 내지 예 6 중 어느 하나의 이미징 시스템은 주변광 센서가 멀티-픽셀 센서, 및 멀티-픽셀 센서 상에 장면의 이미지를 형성하도록 구성된 렌즈를 포함하도록 임의적으로 구성될 수 있다.

예 8에서, 예 1 내지 예 7 중 어느 하나의 이미징 시스템은 주변광 센서가 포토다이오드를 포함하고 렌즈를 포함하지 않도록 임의적으로 구성될 수 있다.

예 9에서, 이미징 시스템은: 발광 다이오드(LED) 어레이 - LED 어레이의 각각의 LED는 장면의 각각의 영역을 조명하도록 구성됨 -; 장면에 존재하는 시변 주변광을 감지하고, 감지된 시변 주변광에 응답하여, 시변 주변광 신호를 생성하도록 구성된 주변광 센서; 컨트롤러; 및 장면을 조명하기 위해 장면을 향해 조명을 지향시키도록 구성된 렌즈를 포함하고, 컨트롤러는, 시변 주변광 신호의 주변광 주파수 및 주변광 위상을 결정하고, 조명을 생성하기 위해 각각의 펄스-폭 변조(PWM) 전기 신호들로 LED 어레이의 LED들에 전기적으로 전력을 공급하도록 구성되고, PWM 전기 신호들은 동일한 진폭을 갖고, 각각의 PWM 전기 신호는 장면의 각각의 영역에서 지정된 조명 강도에 대응하는 각각의 듀티 사이클을 갖고, 각각의 PWM 전기 신호는 주변광 위상에 동기화되는 각각의 PWM 위상을 가질 수 있다.

예 10에서, 예 9의 이미징 시스템은 LED 어레이의 LED들이 상이한 시간들에서 발생하는 상승 에지들을 갖는 펄스들을 갖는 PWM 전기 신호들로 전기적으로 전력을 공급받도록, 각각의 PWM 위상이 PWM 전기 신호들 중 다른 것들의 PWM 위상들로부터 시간적으로 오프셋되도록 임의적으로 구성될 수 있다. 대안적으로, PWM 전기 신호들은 상이한 시간들에서 발생하는 하강 에지들을 갖는 펄스들을 가질 수 있다.

예 11에서, 예 9 내지 예 10 중 어느 하나의 이미징 시스템은, LED 어레이의 LED들이 실질적으로 동시에 발생하는 상승 에지들을 갖는 펄스들을 갖는 PWM 전기 신호들로 전기적으로 전력을 공급받도록, PWM 위상들이 서로 시간적으로 정렬되도록 임의적으로 구성될 수 있다. 대안적으로, PWM 전기 신호들의 하강 에지들은 실질적으로 동시에 발생할 수 있다.

예 12에서, 예 9 내지 예 11 중 어느 하나의 이미징 시스템은 PWM 전기 신호들의 상승 에지들이 시변 주변광 신호의 극값들에서 발생하도록 임의적으로 구성될 수 있다. 대안적으로, PWM 전기 신호들의 하강 에지들은 시변 주변광 신호의 극값들에서 발생할 수 있다.

예 13에서, 예 9 내지 예 12 중 어느 하나의 이미징 시스템은 임의적으로, 장면을 조명하기 위해 조명이 장면을 향해 지향되는 동안 장면의 이미지를 캡처하도록 구성되는 멀티-픽셀 센서를 더 포함할 수 있다. 다중 픽셀 센서는 시변 주변광 신호의 국소 극값과 중첩하는 시간 지속기간에 장면의 이미지를 캡처하기 위해 시변 주변광 신호에 동기화되는 롤링 셔터를 가질 수 있다.

예 14에서, 예 9 내지 예 13 중 어느 하나의 이미징 시스템은 컨트롤러가 이미지 캡처 모드의 선택을 수신하도록 추가로 구성되도록 임의적으로 구성될 수 있다. 이미지 캡처 모드는 정적 이미지 모드와 비디오 이미지 모드 사이의 선택을 포함할 수 있다. 정적 이미지 모드는 LED들의 최대 출력에 대응하는 제1 진폭을 갖는 PWM 전기 신호들을 포함한다. 비디오 이미지 모드는 LED들의 피크 효율에 대응하고 제1 진폭과 상이한 제2 진폭을 갖는 PWM 전기 신호들을 포함한다.

예 15에서, 예 9 내지 예 14 중 어느 하나의 이미징 시스템은 주변광 센서가 멀티-픽셀 센서 및 멀티-픽셀 센서 상에 장면의 이미지를 형성하도록 구성된 렌즈를 포함하도록 임의적으로 구성될 수 있다.

예 16에서, 예 9 내지 예 15 중 어느 하나의 이미징 시스템은 주변광 센서가 포토다이오드를 포함하고 렌즈가 없도록 임의적으로 구성될 수 있다.

예 17에서, 장면을 조명하기 위한 방법은 시변 주변광 신호를 생성하기 위해 장면에 존재하는 시변 주변광을 감지하는 단계; 시변 주변광 신호의 주변광 주파수 및 주변광 위상을 결정하는 단계; 조명을 생성하기 위해 펄스 폭 변조(PWM) 전기 신호들로 LED 어레이의 발광 다이오드들(LED)에 전기적으로 전력을 공급하는 단계 - LED 어레이의 각각의 LED는 장면의 각각의 영역을 조명하도록 구성되고, PWM 전기 신호들은 동일한 진폭을 갖고, 각각의 PWM 전기 신호는 장면의 각각의 영역에서 지정된 조명 강도에 대응하는 각각의 듀티 사이클을 가짐 - ; 및 장면을 조명하기 위해 장면을 향해 조명을 지향시키는 단계를 포함할 수 있고, PWM 전기 신호들이 주변광 주파수의 정수배인 동일한 PWM 주파수를 갖는 것, 또는 각각의 PWM 전기 신호가 주변광 위상에 동기화되는 각각의 PWM 위상을 갖는 것 중 적어도 하나에 해당할 수 있다.

예 18에서, 예 17의 방법은 LED 어레이의 LED들이 상이한 시간들에서 발생하는 상승 에지들을 갖는 펄스들을 갖는 PWM 전기 신호들로 전기적으로 전력을 공급받도록, 각각의 PWM 위상이 PWM 전기 신호들 중 다른 PWM 전기 신호들의 PWM 위상들로부터 시간적으로 오프셋되도록 임의적으로 구성될 수 있다. 대안적으로, PWM 전기 신호들의 하강 에지들은 상이한 시간들에 발생할 수 있다.

예 19에서, 예 17 내지 예 18 중 어느 하나의 방법은, LED 어레이의 LED들이 시변 주변광 신호의 최대들 또는 최소들에서 실질적으로 동시에 발생하는 상승 에지들을 갖는 펄스들을 갖는 PWM 전기 신호들로 전기적으로 전력을 공급받도록, PWM 위상들이 서로 시간적으로 정렬되도록 임의적으로 구성될 수 있다. 대안적으로, PWM 전기 신호들의 하강 에지들은 시변 주변광 신호의 최대 또는 최소에서 발생할 수 있다.

예 20에서, 예 17 내지 예 19 중 어느 하나의 방법은: 조명이 장면을 조명하기 위해 장면을 향해 지향되는 동안, 멀티-픽셀 센서로, 장면의 이미지를 캡처하는 단계를 임의적으로 더 포함할 수 있다. 멀티-픽셀 센서는 시변 주변광 신호의 국소 극값(예를 들어, 국소 최댓값 또는 국소 최솟값)과 중첩하는 시간 지속기간에 장면의 이미지를 캡처하기 위해 시변 주변광 신호에 동기화되는 롤링 셔터를 가질 수 있다.

예 21에서, 이미징 시스템은: 적어도 하나의 프로세서; 및 비일시적 명령어들을 포함하는 비일시적 메모리를 포함할 수 있고, 비일시적 명령어들은, 프로세서에 의해 실행될 때, 프로세서로 하여금 동작들을 수행하게 하고, 동작들은: 시변 주변광 신호를 생성하기 위해 장면에 존재하는 시변 주변광을 감지하는 단계; 시변 주변광 신호의 주변광 주파수 및 주변광 위상을 결정하는 단계; 조명을 생성하기 위해 펄스 폭 변조(PWM) 전기 신호들로 LED 어레이의 발광 다이오드들(LED)에 전기적으로 전력을 공급하는 단계 - LED 어레이의 각각의 LED는 장면의 각각의 영역을 조명하도록 구성되고, PWM 전기 신호들은 동일한 진폭을 갖고, 각각의 PWM 전기 신호는 장면의 각각의 영역에서 지정된 조명 강도에 대응하는 각각의 듀티 사이클을 가짐 - ; 및 장면을 조명하기 위해 장면을 향해 조명을 지향시키는 단계를 포함할 수 있고, PWM 전기 신호들이 주변광 주파수의 정수배인 동일한 PWM 주파수를 갖는 것, 또는 각각의 PWM 전기 신호가 주변광 위상에 동기화되는 각각의 PWM 위상을 갖는 것 중 적어도 하나에 해당할 수 있다.

예 22에서, 예 21의 이미징 시스템은 예 1 내지 예 20 중 어느 하나의 제한들을 포함하도록 임의적으로 구성될 수 있다.

시스템 및 방법의 특정 특징들만이 본 명세서에 예시되고 설명되었지만, 많은 수정들 및 변경들이 본 기술분야의 통상의 기술자들에게 발생할 것이다. 따라서, 첨부된 청구항들은 이러한 모든 수정들 및 변경들을 커버하도록 의도된다는 것을 이해해야 한다. 방법 동작들은 실질적으로 동시에 또는 상이한 순서로 수행될 수 있다.

Claims

이미징 시스템으로서,
발광 다이오드(LED) 어레이 - 상기 LED 어레이의 각각의 LED는 장면의 각각의 영역을 조명하도록(illuminate) 구성됨 -;
상기 장면에 존재하는 시변 주변광을 감지하고, 감지된 시변 주변광에 응답하여 시변 주변광 신호를 생성하도록 구성된 주변광 센서;
컨트롤러 - 상기 컨트롤러는:
상기 시변 주변광 신호의 주변광 주파수 및 주변광 위상을 결정하고,
조명을 생성하기 위해 각각의 펄스-폭 변조(PWM) 전기 신호들로 상기 LED 어레이의 상기 LED들에 전기적으로 전력을 공급하도록 구성되고, 상기 PWM 전기 신호들은 동일한 진폭을 갖고, 각각의 PWM 전기 신호는 상기 장면의 각각의 영역에서 지정된 조명 강도에 대응하는 각각의 듀티 사이클을 갖고, 상기 PWM 전기 신호들은 상기 주변광 주파수의 정수배인 동일한 PWM 주파수를 가짐 -; 및
상기 장면을 조명하기 위해 상기 장면을 향해 상기 조명을 지향시키도록 구성된 렌즈를 포함하는, 이미징 시스템.
제1항에 있어서,
각각의 PWM 전기 신호는, 상기 LED 어레이의 상기 LED들이 상이한 시간들에서 발생하는 상승 에지들을 갖는 펄스들을 갖는 PWM 전기 신호들을 통해 전기적으로 전력을 공급받도록, 상기 PWM 전기 신호들 중 다른 PWM 전기 신호들의 PWM 위상들로부터 시간적으로 오프셋되는 PWM 위상을 갖는, 이미징 시스템.
제1항에 있어서,
상기 PWM 전기 신호들은, 상기 LED 어레이의 상기 LED들이 실질적으로 동시에 발생하는 상승 에지들을 갖는 펄스들을 갖는 PWM 전기 신호들을 통해 전기적으로 전력을 공급받도록, 서로 시간적으로 정렬되는 PWM 위상들을 갖는, 이미징 시스템.
제3항에 있어서,
상기 PWM 전기 신호들의 상기 상승 에지들은 상기 시변 주변광 신호의 극값들(extrema)에서 발생하는, 이미징 시스템.
제1항에 있어서,
상기 조명이 상기 장면을 조명하기 위해 상기 장면을 향해 지향되는 동안 상기 장면의 이미지를 캡처하도록 구성된 멀티-픽셀 센서를 더 포함하고,
상기 멀티-픽셀 센서는, 상기 시변 주변광 신호의 국소 극값(local extremum)과 중첩하는 시간 지속기간에서 상기 장면의 상기 이미지를 캡처하기 위해 상기 시변 주변광 신호에 동기화되는 롤링 셔터를 갖는, 이미징 시스템.
제5항에 있어서,
상기 컨트롤러는 이미지 캡처 모드의 선택을 수신하도록 추가로 구성되고, 상기 이미지 캡처 모드는 정적 이미지 모드와 비디오 이미지 모드 사이의 선택을 포함하고, 상기 정적 이미지 모드는 상기 LED들의 최대 출력에 대응하는 제1 진폭을 갖는 PWM 전기 신호들을 포함하고, 상기 비디오 이미지 모드는 상기 LED들의 피크 효율에 대응하고 상기 제1 진폭과 상이한 제2 진폭을 갖는 PWM 전기 신호들을 포함하는, 이미징 시스템.
제5항에 있어서,
상기 주변광 센서는, 상기 멀티-픽셀 센서, 및 상기 멀티-픽셀 센서 상에 상기 장면의 이미지를 형성하도록 구성된 렌즈를 포함하는, 이미징 시스템.
제5항에 있어서,
상기 주변광 센서는, 포토다이오드를 포함하고 렌즈를 포함하지 않는, 이미징 시스템.
이미징 시스템으로서,
발광 다이오드(LED) 어레이 - 상기 LED 어레이의 각각의 LED는 장면의 각각의 영역을 조명하도록 구성됨 -;
상기 장면에 존재하는 시변 주변광을 감지하고, 감지된 시변 주변광에 응답하여, 시변 주변광 신호를 생성하도록 구성된 주변광 센서;
컨트롤러 - 상기 컨트롤러는:
상기 시변 주변광 신호의 주변광 주파수 및 주변광 위상을 결정하고,
조명을 생성하기 위해 각각의 펄스-폭 변조(PWM) 전기 신호들로 상기 LED 어레이의 상기 LED들에 전기적으로 전력을 공급하도록 구성되고, 상기 PWM 전기 신호들은 동일한 진폭을 갖고, 각각의 PWM 전기 신호는 상기 장면의 각각의 영역에서 지정된 조명 강도에 대응하는 각각의 듀티 사이클을 갖고, 각각의 PWM 전기 신호는 상기 주변광 위상에 동기화되는 각각의 PWM 위상을 가짐 -; 및
상기 장면을 조명하기 위해 상기 장면을 향해 상기 조명을 지향시키도록 구성된 렌즈를 포함하는, 이미징 시스템.
제9항에 있어서,
각각의 PWM 위상은, 상기 LED 어레이의 상기 LED들이 상이한 시간들에서 발생하는 상승 에지들을 갖는 펄스들을 갖는 PWM 전기 신호들을 통해 전기적으로 전력을 공급받도록, 상기 PWM 전기 신호들 중 다른 PWM 전기 신호들의 PWM 위상들로부터 시간적으로 오프셋되는, 이미징 시스템.
제9항에 있어서,
PWM 위상들은, 상기 LED 어레이의 상기 LED들이 실질적으로 동시에 발생하는 상승 에지들을 갖는 펄스들을 갖는 PWM 전기 신호들을 통해 전기적으로 전력을 공급받도록, 서로 시간적으로 정렬되는, 이미징 시스템.
제11항에 있어서,
상기 PWM 전기 신호들의 상승 에지들은 상기 시변 주변광 신호의 극값들에서 발생하는, 이미징 시스템.
제9항에 있어서,
상기 조명이 상기 장면을 조명하기 위해 상기 장면을 향해 지향되는 동안 상기 장면의 이미지를 캡처하도록 구성된 멀티-픽셀 센서를 더 포함하고,
상기 멀티-픽셀 센서는, 상기 시변 주변광 신호의 극값과 중첩하는 시간 지속기간에서 상기 장면의 상기 이미지를 캡처하기 위해 상기 시변 주변광 신호에 동기화되는 롤링 셔터를 갖는, 이미징 시스템.
제13항에 있어서,
이미지 캡처 모드의 선택을 수신하는 것을 더 추가로 포함하고, 상기 이미지 캡처 모드는 정적 이미지 모드와 비디오 이미지 모드 사이의 선택을 포함하고, 상기 정적 이미지 모드는 상기 LED들의 최대 출력에 대응하는 제1 진폭을 갖는 PWM 전기 신호들을 포함하고, 상기 비디오 이미지 모드는 상기 LED들의 피크 효율에 대응하고 상기 제1 진폭과 상이한 제2 진폭을 갖는 PWM 전기 신호들을 포함하는, 이미징 시스템.
제13항에 있어서,
상기 주변광 센서는, 상기 멀티-픽셀 센서, 및 상기 멀티-픽셀 센서 상에 상기 장면의 이미지를 형성하도록 구성된 렌즈를 포함하는, 이미징 시스템.
제13항에 있어서,
상기 주변광 센서는, 포토다이오드를 포함하고 렌즈를 포함하지 않는, 이미징 시스템.
장면을 조명하기 위한 방법으로서,
상기 장면에 존재하는 시변 주변광을 감지하여 시변 주변광 신호를 생성하는 단계;
상기 시변 주변광 신호의 주변광 주파수 및 주변광 위상을 결정하는 단계;
조명을 생성하기 위해 펄스-폭 변조(PWM) 전기 신호들로 LED 어레이의 발광 다이오드들(LED)에 전기적으로 전력을 공급하는 단계 - 상기 LED 어레이의 각각의 LED는 상기 장면의 각각의 영역을 조명하도록 구성되고, 상기 PWM 전기 신호들은 동일한 진폭을 갖고, 각각의 PWM 전기 신호는 상기 장면의 각각의 영역에서 지정된 조명 강도에 대응하는 각각의 듀티 사이클을 가짐 -; 및
상기 장면을 조명하기 위해 상기 장면을 향해 상기 조명을 지향시키는 단계
를 포함하고,
상기 PWM 전기 신호들이 상기 주변광 주파수의 정수배인 동일한 PWM 주파수를 갖는 것, 또는
각각의 PWM 전기 신호가 상기 주변광 위상에 동기화되는 각각의 PWM 위상을 갖는 것
중 적어도 하나에 해당하는, 방법.
제17항에 있어서,
각각의 PWM 위상은, 상기 LED 어레이의 상기 LED들이 상이한 시간들에서 발생하는 상승 에지들을 갖는 펄스들을 갖는 PWM 전기 신호들을 통해 전기적으로 전력을 공급받도록, 상기 PWM 전기 신호들 중 다른 PWM 전기 신호들의 PWM 위상들로부터 시간적으로 오프셋되는, 방법.
제17항에 있어서,
PWM 위상들은, 상기 LED 어레이의 상기 LED들이 상기 시변 주변광 신호의 최댓값 또는 최솟값에서 실질적으로 동시에 발생하는 상승 에지들을 갖는 펄스들을 갖는 PWM 전기 신호들을 통해 전기적으로 전력을 공급받도록, 서로 시간적으로 정렬되는, 방법.
제17항에 있어서,
상기 조명이 상기 장면을 조명하기 위해 상기 장면을 향해 지향되는 동안 상기 장면의 이미지를 멀티-픽셀 센서로 캡처하는 단계
를 더 포함하고,
상기 멀티-픽셀 센서는, 상기 시변 주변광 신호의 국소 극값과 중첩하는 시간 지속기간에서 상기 장면의 이미지를 캡처하기 위해 상기 시변 주변광 신호에 동기화되는 롤링 셔터를 갖는, 방법.