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1. WO2020004837 - DISPOSITIF ET PROCÉDÉ DE COMMANDE DE POLARISATION AUTOMATIQUE

Document

명세서

발명의 명칭

기술분야

1  

배경기술

2   3   4   5   6  

발명의 상세한 설명

기술적 과제

7   8  

과제 해결 수단

9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22   23   24   25   26   27   28   29   30   31   32  

발명의 효과

33   34   35   36   37   38   39   40  

도면의 간단한 설명

41   42   43   44   45   46   47   48   49   50   51   52   53   54   55   56   57   58   59   60   61   62   63   64   65   66   67   68   69   70   71  

발명의 실시를 위한 최선의 형태

72   73   74   75   76   77   78   79   80   81   82   83   84   85   86   87   88   89   90   91   92   93   94   95   96   97   98   99   100   101   102   103   104   105   106   107   108   109   110   111   112   113   114   115   116   117   118   119   120   121   122   123   124   125   126   127   128   129   130   131   132   133   134   135   136   137   138   139   140   141   142   143   144   145   146   147   148   149   150   151   152   153   154   155   156   157   158   159   160   161   162   163   164   165   166   167   168   169   170   171   172   173   174   175   176   177   178   179   180   181   182   183   184   185   186   187   188   189   190   191   192   193   194   195   196   197   198   199   200   201   202   203   204   205   206   207   208   209   210   211   212   213   214   215   216   217   218   219   220   221   222   223   224   225   226   227   228   229   230   231   232   233   234   235   236   237   238   239   240   241   242   243   244   245   246   247   248   249   250   251   252   253   254   255  

청구범위

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12  

도면

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14  

명세서

발명의 명칭 : 자동 편광 조절 장치 및 방법

기술분야

[1]
본 발명은 자동 편광 조절 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 카메라로 입사하는 광의 투과 편광방향을 전기로 조절하여, 사용자가 원하는 편광 이미지를 생성하는 자동 편광 조절 장치 및 방법에 관한 것이다.

배경기술

[2]
DSLR 디지털카메라 또는 스마트폰카메라 등의 카메라를 이용한 사진/동영상 이미지처리 시에 편광필터를 장착하고 이미지 처리하는 경우가 있다. 이런 편광필터를 장착하고 사진을 이미지처리하면 통상 난반사라 불리는 강반사편광 반사를 제거하여 선명한 사진/동영상을 얻을 수 있다. 편광필터를 통해 이미지 처리한 이미지는 편광필터를 통하지 않은 이미지에 비해 자연색을 거의 그대로 보존한 선명한 이미지를 얻을 수 있다.
[3]
종래에 편광필터를 이용하여 이미지 처리하는 경우, 카메라 앞에 편광필터를 놓고 편광필터를 회전시키면서 원하는 투과편광방향에 맞추어 고정하고 이미지처리를 하였다.
[4]
그러나, 종래의 편광필터는 투과편광방향을 수동조절하고 있어 사용하기에 불편한 점이 있다.
[5]
이러한 문제점을 해결하기 위해, 수동 편광필터에 회전 기구부를 결합시키고 회전 기구부를 모터로 구동하여 편광필터를 회전시켜 투과 편광방향을 변화시키면서 카메라로 이미지 처리하다 기술이 개발되었으나, 이 기술은 간단하지만 기계적 이송 구조이므로 자동 편광변환을 고속으로 작동시키거나 빈번한 탈부착이 필요할 경우 내구성 문제가 발생할 수 있고, 작동 시 소음 발생되며, 전력소모가 많이 발생되고, 복잡한 기계적인 구조로 잦은 고장이 발생되는 문제가 있다.
[6]
한국등록특허 [10-1165695]에서는 노면상태 검지를 위한 자동제어형 편광필터 및 그 구동 방법이 개시되어 있다.

발명의 상세한 설명

기술적 과제

[7]
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 카메라로 입사하는 광의 투과 편광방향을 전기로 조절하여, 사용자가 원하는 편광 이미지를 생성하는 자동 편광 조절 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
[8]
본 발명의 실 시예들의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

과제 해결 수단

[9]
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 편광 조절 장치는, 인가된 전압에 따라 투과되는 편광성분을 편광 변환시키는 제1액정(100); 상기 제1액정(100)에 인가되는 전압을 제어하는 편광제어부(150); 상기 제1액정(100)의 후방에 투과편광방향이 고정되도록 구비되며, 투과편광방향으로 편광된 입사광을 투과시키는 제1편광필터(200); 상기 제1편광필터(200)의 후방에 구비되며, 상기 제1액정(100) 및 제1편광필터(200)를 통과한 투과광이 이미징 되는 이미지센서(600); 상기 이미지센서(600)에 이미징된 투과광을 이미지 처리하다 처리부(700); 및 상기 처리부(700)가 이미지처리한 이미지를 저장하는 저장부(800);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
[10]
또한, 상기 제1편광필터(200)는 투과편광방향이 영역별로 고정된 복수의 영역이 구비되되, 투과편광방향이 적어도 두 종류인 것을 특징으로 한다.
[11]
또, 상기 자동 편광 조절 장치는 상기 제1편광필터(200)와 이미지센서(600) 사이에 구비되며, 인가된 전압에 따라 투과되는 편광성분을 편광 변환시키는 제2액정(300); 및 상기 제2액정(300)과 이미지센서(600) 사이에 투과편광방향이 고정되도록 구비되며, 투과편광방향으로 편광된 입사광을 투과시키는 제2편광필터(400);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
[12]
또한, 상기 자동 편광 조절 장치는 이미지 처리하고자 하는 사용목적에 따라 최적 편광 이미지를 획득하도록 이미지처리 시퀀스를 설계하여 설계된 이미지처리 시퀀스에 따라 상기 편광제어부(150) 및 처리부(700)를 제어하는 영상설계부(900);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
[13]
또, 상기 자동 편광 조절 장치는 상기 영상설계부(900)의 설계에 따라, 여러 각도의 편광 이미지를 비교하여 이미지 처리하다 하는 사용목적에 부합하는 편광 이미지를 선택하거나, 여러 각도의 편광 이미지를 바탕으로 이미지처리 하고자 하는 사용목적에 부합하는 이미지를 생성하는 영상판단부(950);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
[14]
아울러, 상기 영상판단부(950)는 다수의 편광 이미지를 바탕으로, 최대 픽셀값 연산, 최소 픽셀값 연산, 편광차 절대값 이미지 연산, 컬러별 편광차 이미지 연산 중 선택된 어느 하나의 연산을 이용하여 이미지를 생성하는 것을 특징으로 한다.
[15]
본 발명의 일 실시예에 따른 자동 편광 조절 방법은, 인가된 전압에 따라 투과되는 편광성분을 편광 변환시키는 제1액정(100); 상기 제1액정(100)에 인가되는 전압을 제어하는 편광제어부(150); 상기 제1액정(100)의 후방에 투과편광방향이 고정되도록 구비되며, 투과편광방향으로 편광된 입사광을 투과시키는 제1편광필터(200); 상기 제1편광필터(200)의 후방에 구비되며, 상기 제1액정(100) 및 제1편광필터(200)를 통과한 투과광이 이미징 되는 이미지센서(600); 상기 이미지센서(600)에 이미징된 투과광을 이미지 처리하다 처리부(700); 상기 처리부(700)가 이미지처리한 이미지를 저장하는 저장부(800); 이미지처리하고자 하는 사용목적에 따라 최적 편광 이미지를 획득하도록 이미지처리 시퀀스를 설계하여 설계된 이미지처리 시퀀스에 따라 상기 편광제어부(150) 및 처리부(700)를 제어하는 영상설계부(900); 및 상기 영상설계부(900)의 설계에 따라, 여러 각도의 편광 이미지를 비교하여 이미지처리하고자 하는 전방상황 또는 사용목적에 부합하는 편광 이미지를 선택하거나, 여러 각도의 편광 이미지를 바탕으로 이미지 처리하다 하는 전방상황 또는 사용목적에 부합하는 이미지를 생성하는 영상판단부(950);를 포함하는 자동 편광 조절 장치를 이용하는 자동 편광 조절 방법에 있어서, 상기 영상설계부(900)가 사용목적에 따라 최적 편광 이미지를 획득하도록 설계하는 설계 단계(S10); 처리부(700)가 상기 설계 단계(S10)의 설계에 따라 상기 편광제어부(150)를 제어하여 필요한 이미지를 이미지처리하는 이미지처리 단계(S20); 및 상기 영상판단부(950)가 상기 영상설계부(900)의 설계에 따라, 여러 각도의 편광 이미지를 비교하여 이미지처리 하고자 하는 전방상황 또는 사용목적에 부합하는 편광 이미지를 선택하거나, 여러 각도의 편광 이미지를 바탕으로 사용목적에 부합하는 이미지를 생성하는 최적이미지획득 단계(S30); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
[16]
또한, 상기 최적이미지획득 단계(S30)는 여러 각도의 편광 이미지를 바탕으로 상대기여도를 적용하여 사용목적에 부합하는 이미지를 생성하는 것을 특징으로 한다.
[17]
또, 상기 상대기여도는 편광변환각이 β각인, 편광을 입사시키고, 제1액정(100)에 전압 Vβ를 가한 후, 편광필터를 수직 편광을 투과시키는 상태로 놓고 광센서에서 광강도 La^를 측정하고, 편광필터를 수평 편광을 투과시키는 상태로 놓고 광센서에서 광강도 Lb^를 측정한 후,
[18]
a=La^/(La^+Lb^)
[19]
b=Lb^/(La^+Lb^)
[20]
(여기서, a, b는 상대기여도 임)
[21]
를 연립하여 a, b를 산출하는 것을 특징으로 한다.
[22]
또한, 상기 상대기여도는 수평편광을 입사시키고, 제1액정(100)에 전압 Vβ를 가한 후, 편광필터를 광센서의 광강도가 최대인 각도로 회전시켜, 광강도가 최대인 각도에서 수평으로 부터의 각도를 측정하여 β각으로 저장하고, 광강도가 최대인 각도에서 광센서의 광강도를 측정하여 La^로 저장하며, 광강도가 최대인 각도와 수직인 상태로 편광필터를 회전시켜 광센서의 광강도를 측정하여 Lb^로 저장하고, 이후, 편광필터를 수평 편광을 투과시키는 상태로 놓고 광센서에서 광강도 Lb^를 측정한 후,
[23]
a=La^/(La^+Lb^)
[24]
b=Lb^/(La^+Lb^)
[25]
(여기서, a, b는 상대기여도 임)
[26]
를 연립하여 a, b를 산출하는 것을 특징으로 한다.
[27]
또, 상기 자동 편광 조절 장치는 상기 제1편광필터(200)와 이미지센서(600) 사이에 구비되며, 인가된 전압에 따라 투과되는 편광성분을 편광 변환시키는 제2액정(300); 및 상기 제2액정(300)과 이미지센서(600) 사이에 투과편광방향이 고정되도록 구비되며, 투과편광방향으로 편광된 입사광을 투과시키는 제2편광필터(400);를 포함하되, 상기 제1편광필터(200)는 투과편광방향이 영역별로 고정된 복수의 영역이 구비된 것을 특징으로 하고, 상기 자동 편광 조절 방법의 이미지처리 단계(S20)는 상기 편광각도 β각에 해당하는 전압 Vβ를 제1액정(100)에 인가하는 전압인가 단계(S21); 및 상기 제2액정(300)에 상기 제1편광필터(200)의 각각의 영역별 투과편광방향으로 투과된 투과광 중 순차적으로 어느 하나의 투과광만 상기 제2편광필터(400)를 통과하도록 상기 제2액정(300)에 전압을 순차적으로 변화시켜 인가하면서 이미지센서(600)에 이미징된 투과광을 순차적으로 이미지 처리하다 순차이미지처리 단계(S22); 를 포함하며, 상기 자동 편광 조절 방법의 최적이미지획득 단계(S30)는 상기 순차이미지처리 단계(S22)에서 획득된 이미지를 근거로
[28]
L1#=a(β)*L1(β) + b(β+90도)*L2(β+90도)
[29]
L2#=a(β+90도)*L2(β+90도) + b(β)*L1(β)
[30]
(여기서, L1#는 투과광 L1^의 이미지센서(600)에서의 픽셀광강도값, L2#는 투과광 L2^의 이미지센서(600)에서의 픽셀광강도값, L1, L2, L1^, L2^는 각 편광성분의 광강도, a, b는 상대기여도 임)
[31]
을 연립하여 L1(β), L2(β+90도)를 산출하고, 이를 이용하여 사용목적에 부합하는 이미지를 생성하는 것을 특징으로 한다.
[32]
아울러, 상기 최적이미지획득 단계(S30)는 다수의 편광 이미지를 바탕으로, 최대 픽셀값 연산, 최소 픽셀값 연산, 편광차 절대값 이미지 연산, 컬러별 편광차 이미지 연산 중 선택된 어느 하나의 연산을 이용하여 사용목적에 부합하는 이미지를 생성하는 것을 특징으로 하되, 차 절대값 이미지 연산(편광차 절대값 이미지 연산, 컬러별 편광차 이미지 연산)의 차 연산은 나누기 연산 및 로그차 연산을 포함하는 것을 특징으로 한다.

발명의 효과

[33]
본 발명의 일 실시예에 따른 자동 편광 조절 장치 및 방법에 의하면, 선명한 영상을 얻거나 응용에 적합한 영상을 얻기 위해 카메라로 입사하는 광의 편광성분(투과편광방향)을 전기적인 제어로 편광변환(조절)시킴으로써, 저소음 고속 편광변환이 가능함과 동시에, 기계적인 고장을 최소화 시킬 수 있는 효과가 있다.
[34]
또한, 적어도 두 종류의 투과편광방향이 영역별로 고정된 제1편광필터를 이용함으로써, 4 종류 이상의 편광이미지 획득 시에도 편광필터의 기계적 이송(회전)을 필요로 하지 않는 효과가 있다.
[35]
또, 제2액정과 제2편광필터를 더 구비함으로써, 더욱 다양한 종류의 편광이미지 획득 시에도 편광필터의 기계적 이송(회전)을 필요로 하지 않는 효과가 있다.
[36]
또한, 영상설계부를 더 구비함으로써, 움직이는 물체 감별이 중요할 때, 안개 시 디포깅을 통해 좀 더 선명한 영상을 얻고자 할 때, 도로 특성이나 도로 위 눈 얼음 구별을 원할 때, 영상을 통한 결함 검사를 필요로 할 때 등의 이미지 처리하다 하는 사용목적에 따른 최적의 편광영상을 자동으로 획득하여 활용할 수 있는 효과가 있다.
[37]
또, 영상판단부를 통해 최대 픽셀값 연산을 이용하여 물체의 반사를 강조한 이미지를 얻을 수 있는 효과가 있다.
[38]
또, 영상판단부를 통해 최소 픽셀값 연산을 이용하여 물체의 반사를 최소로 하여 보다 선명하고 색감이 좋게 이미지를 얻을 수 있는 효과가 있다.
[39]
또한, 영상판단부를 통해 편광차 절대값 이미지 연산을 이용하여, 움직이는 물체 감별 및 안개 시 도로의 앞차 차선 검출에 용이한 이미지를 얻을 수 있는 효과가 있다.
[40]
아울러, 영상판단부를 통해 컬러별 편광차 이미지 연산을 이용하여, 물체의 식별이 용이한 이미지를 얻을 수 있는 효과가 있다.

도면의 간단한 설명

[41]
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 편광 조절 장치의 개념도.
[42]
도 2는 도 1의 제1액정 및 제1편광필터를 투과한 광의 편광 변환되는 예를 보여주는 개념도.
[43]
도 3은 TN 액정의 액정 전압(Vβ)과 편광변환각(β)의 관계를 보여주는 그래프.
[44]
도 4는 도 2의 제1편광필터가 서로 다른 투과편광방향의 영역으로 구분된 예를 보여주는 개념도.
[45]
도 5는 제1편광필터와 이미지센서 사이에 제2액정과 제2편광필터가 구비된 예를 보여주는 개념도.
[46]
도 6은 도 1에 영상설계부가 추가된 예를 보여주는 개념도.
[47]
도 7은 도 6에 영상판단부가 추가된 예를 보여주는 개념도.
[48]
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 편광 조절 방법의 흐름도.
[49]
도 9는 지구표면과 이루는 각도가 0도인 편광 이미지.
[50]
도 10은 지구표면과 이루는 각도가 90도인 편광 이미지.
[51]
도 11은 각 편광 이미지 중 각 픽셀별로 최대 영상값 만을 저장한 이미지.
[52]
도 12는 각 편광 이미지 중 각 픽셀별로 최소 영상값 만을 저장한 이미지.
[53]
도 13은 편광차 절대값 이미지 연산을 수행한 이미지.
[54]
도 14는 편광차 이미지 연산을 컬러별로 다르게 한 이미지.
[55]
[56]
*도면의 주요부호에 대한 상세한 설명*
[57]
100: 제1액정
[58]
150: 편광제어부
[59]
200: 제1편광필터
[60]
300: 제2액정
[61]
400: 제2편광필터
[62]
500: 렌즈
[63]
600: 이미지센서
[64]
700: 처리부
[65]
800: 저장부
[66]
900: 영상설계부
[67]
950: 영상판단부
[68]
S10: 설계 단계
[69]
S20: 이미지처리 단계
[70]
S21: 전압인가 단계 S22: 순차이미지처리 단계
[71]
S30: 최적이미지획득 단계

발명의 실시를 위한 최선의 형태

[72]
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야한다.
[73]
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
[74]
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
[75]
본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
[76]
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
[77]
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.
[78]
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 편광 조절 장치의 개념도이고, 도 2는 도 1의 제1액정 및 제1편광필터를 투과한 광의 편광 변환되는 예를 보여주는 개념도이며, 도 3은 TN 액정의 액정 전압(Vβ)과 편광변환각(β)의 관계를 보여주는 그래프이고, 도 4는 도 2의 제1편광필터가 서로 다른 투과편광방향의 영역으로 구분된 예를 보여주는 개념도이며, 도 5는 제1편광필터와 이미지센서 사이에 제2액정과 제2편광필터가 구비된 예를 보여주는 개념도이고, 도 6은 도 1에 영상설계부가 추가된 예를 보여주는 개념도이며, 도 7은 도 6에 영상판단부가 추가된 예를 보여주는 개념도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 편광 조절 방법의 흐름도이며, 도 9는 지구표면과 이루는 각도가 0도인 편광 이미지이고, 도 10은 지구표면과 이루는 각도가 90도인 편광 이미지이며, 도 11은 각 편광 이미지 중 각 픽셀별로 최대 영상값 만을 저장한 이미지이고, 도 12는 각 편광 이미지 중 각 픽셀별로 최소 영상값만을 저장한 이미지이며, 도 13은 편광차 절대값 이미지 연산을 수행한 이미지이고, 도 14는 편광차 이미지 연산을 컬러별로 다르게 한 이미지. 이다.
[79]
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 편광 조절 장치는 제1액정(100), 편광제어부(150), 제1편광필터(200), 이미지센서(600), 처리부(700) 및 저장부(800)를 포함한다.
[80]
이때, 상기 제1액정(100)과 이미지센서(600)의 사이에 구비된 렌즈(500)를 더 포함할 수 있다.
[81]
상기 렌즈(500)는 상기 이미지센서(600)에 빛을 모으기 위한 것으로, 볼록렌즈와 오목렌즈를 다수를 조합하여 수차(구면수차, 색수차 등)를 줄여 사용할 수 있다.
[82]
여기에 액정제어 UI(사용자인터페이스)와 디스플레이부가 추가될 수 있다.
[83]
[84]
상기 액정제어 UI(사용자인터페이스)는 조정바 형태로 편광각도를 설정하거나, 직접 편광각도를 입력 가능하도록 하여, 설정 편광각도로 투과편광을 가진 입사광만을 이미지 처리하도록 할 수 있다.
[85]
또한, 상기 액정제어 UI(사용자인터페이스)는 여러 편광방향각도(예: 0도, 45도, 90도)를 입력하고 반복이미지처리 명령('R' 버튼)을 입력 가능하도록 하여, 여러 편광방향각도(예: 0도, 45도, 90도)로 반복적으로 이미지 처리하여 저장하게도 할 수 있다.
[86]
또, 상기 액정제어 UI(사용자인터페이스)는 사용목적을 입력 가능하도록 하여, 사용목적에 따라 움직이는 물체 감별이 중요할 때, 안개 시 디포깅을 통해 좀 더 선명한 영상을 얻고자 할 때, 도로 특성이나 도로 위 눈 얼음 구별을 원할 때, 영상을 통한 결함 검사를 필요로 할 때 등 기 설정된 세팅으로 이미지 처리한 이미지를 저장하게도 할 수 있다.
[87]
제1액정(100)은 인가된 전압에 따라 투과되는 편광성분을 편광 변환시킨다.
[88]
여기서 편광변환이란 편광성분을 소정 각도로 회전시키는 것을 말하는 것이나, 투과광이 100% 소정 각도로 회전되는 것이 아니기 때문에 편광변환이라 칭한다.
[89]
상기 제1액정(100)은 TN 액정 외에 STN(Super Twisted Nematic), VA(Vertical Alignment), IPS(In-Plane Switching)와 같은 다른 액정들도 사용이 가능하며, 본 발명에서는 단지 설명의 편의를 위해 TN 액정을 위주로 설명한다.
[90]
본 발명에서는 액정 입사면의 액정 배향축을 선배향축이라 하고, 액정 출사면의 배향축을 후배향축이라 한다.
[91]
TN 액정에 전압을 인가하지 않을 때, 입사광 중에 선배향축 방향의 선편광은 액정을 지나면서 출사면 에서는 후배향축 방향의 선편광으로 변환된다. 입사광 중에 선배향축 방향과 수직인 선편광은 액정 출사면 에서는 대부분 후배향축 방향과 수직인 선편광으로 변환된다. 입사광 중에 선배향축 방향과 수직인 선편광의 편광 90도 변환은 선배향축 방향의 선편광에 비해 순도는 떨어지지만 대부분은 90도로 변환된다.
[92]
TN 액정에 전압을 인가하고 허용하는 최대 전압으로 올리게 되면 TN 액정이 정렬되어, 입사 편광은 액정을 지나면서 출사면 에서도 동일한 편광으로 유지된다.
[93]
0V와 최대 전압 사이의 중간전압으로 TN 액정에 전압을 인가하면, 입사광의 많은 부분은 전압에 따라 0도와 90도 사이 소정각도로 편광변환을 하게 된다. 여기서 편광변환의 순도는 0V일 때에 비해 떨어진다.
[94]
편광제어부(150)는 상기 제1액정(100)에 인가되는 전압을 제어한다.
[95]
상기 편광제어부(150)는 설정된 편광 투과 방향에 따라 미리 결정된 전압을 상기 제1액정(100)에 인가하도록 제어한다.
[96]
제1편광필터(200)는 상기 제1액정(100)의 후방에 투과편광방향이 고정되도록 구비되며, 투과편광방향으로 편광된 입사광을 투과시킨다.
[97]
상기 제1편광필터(200)는 투과편광방향(편광축)에 평행한 성분을 통과시키며, 필름의 형태로도 사용 가능하다.
[98]
이미지센서(600)는 상기 제1편광필터(200)의 후방에 구비되며, 상기 제1액정(100) 및 제1편광필터(200)를 통과한 투과광이 이미징 된다.
[99]
즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 입사광이 제1액정(100)으로 입사되면, 제1액정(100)에 인가된 전압에 따라, 편광성분은 β도 회전하여 액정을 출사하고, 이 출사광이 제1편광필터(200)를 통과하면서 제1편광필터(200)의 투과편광방향에 해당되는 성분만 출사하게 되며, 이 출사광이 상기 이미지센서(600)에 이미징 된다.
[100]
이때, 사용자는 UI(사용자인터페이스)를 이용하여 카메라용도 또는 편광투과방향(각도)를 설정할 수 있으며, 사용자는 UI(사용자인터페이스)를 통해 입력된 정보를 근거로 한 편광투과방향에 따라, 편광제어부(150)가 제1액정(100)에 전압을 인가하면 입사광 중에 미리 결정된 편광 위주로 투과가 일어나 이미지센서(600)에 이미징 된다. 이런 방식으로 입사광의 투과 편광방향을 전기로 조절할 수 있다.
[101]
또한, 편광제어부(150)는 설정된 패턴으로 액정에 인가되는 전압을 제어하여 입사광의 투과 편광방향을 자동조절 할 수도 있다.
[102]
처리부(700)는 상기 이미지센서(600)에 이미징된 투과광을 이미지 처리한다.
[103]
이 외에도, 상기 처리부(700)는 다른 구성의 제어에 사용될 수 있다.
[104]
저장부(800)는 상기 처리부(700)가 이미지 처리한 이미지를 저장한다.
[105]
제1액정(100) 및 제1편광필터(200)는 기구적으로 다양한 형태로 스마트폰 카메라 앞에 설치될 수 있다. 제1액정(100)에는 스마트폰으로 전원을 공급할 수도 있고 스마트폰 외부에 별도의 전원과 편광제어부(150)를 둘 수도 있다. 또한 스마트폰과 USB, 이어폰잭 등으로 유선 연결하여 스마트폰 내의 액정 제어 애플리케이션으로 구동할 수도 있다.
[106]
본 발명의 일 실시예에 따른 자동 편광 조절 장치에 대하여 β각도의 편광회전이 일어나는 전압을 Vβ라 가정하고 보다 상세하게 설명하도록 한다.
[107]
도 2에 도시된 바와 같이, 제1편광필터(200)의 투과편광방향이 수직인 방향으로 고정되며, 0V와 최대 전압 사이의 중간전압 Vβ로 TN 액정에 전압을 인가할 때, 입사광의 많은 부분은 전압에 따라 0도와 90도 사이 소정각도 β각도로 편광변환을 하게 된다.
[108]
전압 Vβ를 액정에 인가하면, 도 2와 같이, 선편광 L1은 제1액정(100)을 통과하면서 β각도로 편광변환 되어 L1^이 되고, 선편광 L1에 수직한 선편광 L2는 제1액정(100)을 통과하면 수평인 방향으로 편광변환 되어 L2^가 된다.
[109]
전압을 가하지 않을 때는 입사광이 순도 높게 90도로 편광변환 하는 것에 비하여 중간전압을 인가하면 순도가 높지 않은 저순도 편광변환이 일어난다.
[110]
수직인 방향으로 변환되는 편광은 주로 L1 이지만, 일부 L2도 포함된다. 이러한 기여부분을 상대기여도라고 하며, L1^=a*L1 + b*L2와 같이 표현한다.
[111]
여기서 L1, L2, L1^, L2^는 각 편광성분의 광강도이고, a, b는 상대기여도이다.
[112]
마찬가지로 수평인 방향으로 변환되는 편광은 L2^=a*L2 + b*L1와 같이 표현한다.
[113]
액정을 출사한 광이 제1편광필터(200)를 통과하면 편광 L2^=a*L2 + b*L1 성분은 차단되고 편광 L1^=a*L1 + b*L2 성분만이 출사하게 되며, 이 출사광이 상기 이미지센서(600)에 이미징 된다.
[114]
이와 같은 방식으로 액정 인가전압에 따라 투과하는 편광이 변화하게 되어 편광변환이 발행된다.
[115]
액정에 허용하는 최대 전압을 인가할 때와 0V를 인가할 때는 고순도 편광변환이 일어나며, 중간 전압에서는 저순도 편광변환이 일어난다.
[116]
결과적으로 인가전압으로 입사광의 투과편광방향을 선택할 수 있게 된다.
[117]
TN 액정 외에 STN, VA, IPS와 같은 액정들도 유사한 방식으로 이러한 동작이 가능하다.
[118]
도 3은 TN 액정의 액정 전압(Vβ)과 편광변환각(β)의 관계를 보여주는 그래프이다.
[119]
액정전압이 0V일 때는 입사하는 수평 편광 L1의 거의 전부가 수직 편광 L1^으로 변환하여 출사되고, 액정전압이 소정 이상으로 클 때는 입사하는 수직 편광 L1의 거의 전부가 그대로 수직 편광 L1^으로 출사하는 고순도 변환이 일어난다.
[120]
도 3에서 Vβ1 , Vβ2와 같은 중간전압에서는 저순도 편광변환이 일어난다. 액정전압이 Vβ1일 때는 수평과 α1각 즉, 수직과 β2각인 편광성분이 입사하면 입사광강도의 많은 부분은 수직 편광 L1^으로 변환된다. 다만 이러한 편광변환이 100%에 근접한 고순도는 아니고 50%보다 큰 비율 a만큼 변환된다. 나머지 b=1-a 비율만큼은 L1^ 에 수직인 편광성분으로 변환한다. 액정전압이 Vβ일 때 출사광은 L1^=a*L1 + b*L2 와 같다. 여기서 편광변환성분 상대비율(상대기여도) a, b는 액정전압 Vβ에 따라 변한다.
[121]
따라서, 액정에 인가되는 전압에 따른 상대기여도를 측정하여 사용하는 것이 바람직하다.
[122]
사용자가 소정의 편광각도 β각으로 입사하는 편광의 이미지와 그에 수직인 편광의 이미지를 얻고자 하면, 상기 편광각도 β각에 해당하는 전압 ??β를 제1액정(100)에 인가하여, 상기 이미지센서(600)에서 이미징된 투과광을 이미지 처리한다.
[123]
상기 이미지센서(600) 각 픽셀에서의 광강도 값을 L1#(x,y)라 하고 (x,y)를 이미지센서의 픽셀좌표라 하면, 이미지센서의 각 픽셀좌표에서도 마찬가지로 L1#=a??L1 + b??L2 와 같은 편광관계가 유지된다. 단, 여기서 입사광의 L1, L2는 픽셀 광강도에 대응하도록 (x,y)에서의 광강도로 스케일 된 값으로 L1(x,y), L2(x,y)이다.
[124]
L1#=a??L1 + b??L2 식에서 a, b는 미리 산출해서 알고 있는 값이다. 목표 값인 입사광의 L1과 L2 성분 각각을 알려면, β각에서의 값 L1으로부터 기인한 L1과 β+90도에서의 값 L2로부터 기인한 L2#를 측정해야 한다. L2#를 측정하려면 제1편광필터(200)를 수평으로 놓아야 한다.
[125]
본 발명의 일 실시에에서는 제1편광필터(200)를 수평으로 기계적으로 이송하여 L2#를 측정하지 않고, 직교 광강도의 에너지 보존 관계를 이용하여 산출할 수 있다.
[126]
즉, 직교 광강도의 에너지 보존 관계를 이용하면 L1(β1) +L2(β1+90도) = L1(β2) + L2(β2+90도) 식을 얻는다. 이 식은 오직 직교 관계에 있는 한 쌍의 광강도합인 경우에서만 성립한다.
[127]
상기 L1(β1) +L2(β1+90도) = L1(β2) + L2(β2+90도) 식은 사실 L(β1) +L(β1+90도) = L(β2) + L(β2+90도)와 동일하다.
[128]
L대신 notation에서 L1, L2로 표현한 것은 직교관계에 있는 L1, L2 쌍을 보기 쉽게 하기 위함이다.
[129]
이 식에서 β1=0도, β2=β라면 L1(0도) +L2(90도) = L1(β) + L2(β+90도)가 된다.
[130]
L1(0도), L2(90도), L1(β), L2(β+90도)와 같이 네 각도에서 편광이미지를 얻으려면, 네 개의 각도에서 편광이미지를 측정하거나 본 발명의 실시예처럼 세 개의 각도에서만 편광이미지를 측정하고 나머지 한 각도는 계산을 통해 산출할 수 있다.
[131]
네 개의 각도에서 편광이미지를 측정하면 제1편광필터(200)를 회전시키는 등의 기계적 이송이 필요하지만, 세 개의 각도에서 편광이미지를 측정하면 제1편광필터(200)의기계적 이송이 없이도 네 각도에서 편광이미지를 얻을 수 있다.
[132]
예를 들어 설명하면, L1(0도)는 각 β=0도일 때, TN액정의 경우엔 액정전압을 최대값 근처로 인가하여 이미지센서의 픽셀값 L1#(0)를 측정한다.
[133]
L1#(0도)=a(0도)*L1(0도) + b(90도)*L2(90도) 관계에서, 각 β=0도일 때는 고순도변환을 하므로 a(0)=1, b(0)=0 관계에서, L1#(0)=L1(0) 이다.
[134]
L2(90도)는 β각=90도 일때, TN액정의 경우엔 액정전압을 0V로 인가하여 이미지센서의 픽셀값 L1#(90)를 측정한다.
[135]
L1#(90)=a(90)*L1(90) + b(180)*L2(180) 관계에서, 각 β=90도일 때는 고순도변환을 하므로 a(90)=1, b(180)=b(0)=0 관계에서, L1#(90)=L1(90) 이다.
[136]
L1(β)는 각 β도 일때, TN액정의 경우엔 액정전압을 Vβ로 인가하여 이미지센서의 픽셀값 L1#(β)를 측정한다.
[137]
L1#(β)=a(β)*L1(β) + b(β+90도)*L2(β+90도) (1식)에서,
[138]
0도/90도가 아닌 각 β일 때 저순도변환을 한다.
[139]
L1(0도) +L2(90도) = L1(β) + L2(β+90도) (2식)
[140]
(2식)에서 L1(0도), L2(90도) 이미 측정해서 알고 있으므로 (1식)과 (2식)을 연립해서 풀면 L1(β), L2(β+90도)
[141]
를 산출하게 되어 네 가지 각도의 편광 이미지를 모두 찾게 된다.
[142]
즉, (2식)에서 L2(β+90) = L1(0) +L2(90) - L1(β) 를 (1식)에 대입하면
[143]
L1#(β)=a*L1(β) + b*L2(β+90도) = a*L1(β) + b*[L1(0) + L2(90) - L1(β)] = (a-b)*L1(β) + b*[L1(0) + L2(90)]
[144]
L1(β) = [L1#(β) - b*{L1(0) + L2(90)}] /(a-b)
[145]
와 같은 연산을 통해, 목표로 하는 L1(β)를 산출할 수 있다. 이를 (2식)에 대입하면 L2(β+90도)가 산출된다.
[146]
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 편광 조절 장치의 제1편광필터(200)는 투과편광방향이 영역별로 고정된 복수의 영역이 구비되되, 투과편광방향이 적어도 두 종류인 것을 특징으로 할 수 있다.
[147]
즉, 서로 다른 투과편광방향이 복수의 영역에 나누어 구비될 수 있다.
[148]
예를 들어, 상기 제1액정(100)과 제1편광필터(200)의 사이에 렌즈(500)가 구비된 경우(미도시), 이미지센서의 영역별로 다른 편광상태 이미지가 이미징 되도록 하고, 후속 처리에서 각 편광상태 이미지를 추출할 수 있다.
[149]
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 편광 조절 장치는 제2액정(300) 및 제2편광필터(400)를 더 포함할 수 있다.
[150]
제2액정(300)은 상기 제1편광필터(200)와 이미지센서(600) 사이에 구비되며, 인가된 전압에 따라 투과되는 편광성분을 편광 변환시킨다.
[151]
상기 제2액정(300)은 상기 제1액정(100)과 동일 또는 유사한 구성이다.
[152]
상기 제2액정(300)은 상기 제1편광필터(200)를 투과한 편광성분 중 필요로 하는 편광성분이 상기 제2편광필터(400)의 투과편광방향과 수평이 되도록 만들기 위한 것이다.
[153]
TN 액정을 사용한다는 가정 하에 도 5(A)를 예로 설명하면, L1^ 성분의 이미지를 얻고자 할 경우 상기 제1액정(100)에 Vβ의 전압을 인가함과 동시에 상기 제2액정(300)에 최대전압에 가까운 전압을 인가하고, L2^ 성분의 이미지를 얻고자 할 경우 상기 제1액정(100)에 Vβ의 전압을 인가함과 동시에 상기 제2액정(300)에 인가되는 전압을 차단하면 된다.
[154]
제2편광필터(400)는 상기 제2액정(300)과 이미지센서(600) 사이에 투과편광방향이 고정되도록 구비되며, 투과편광방향으로 편광된 입사광을 투과시킨다.
[155]
상기 제2편광필터(400)은 상기 제1편광필터(200)와 동일 또는 유사한 구성이다.
[156]
이때, 상기 렌즈(500)는 상기 제2액정(300)의 전방, 상기 제2액정(300)과 제2편광필터(400)의 사이, 상기 제2편광필터(400)의 후방 등 상황에 따라 다양한 위치에 구비되도록 할 수 있다.
[157]
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 편광 조절 장치는 이미지 처리하고자 하는 사용목적에 따라 최적 편광 이미지를 획득하도록 이미지처리 시퀀스를 설계하여 설계된 이미지처리 시퀀스에 따라 상기 편광제어부(150) 및 처리부(700)를 제어하는 영상설계부(900)를 더 포함할 수 있다.
[158]
영상설계부(900)는 카메라가 이미지 처리하는 전방 상황과 사용 목적에 따라 최적의 영상을 얻도록 설계하는 부분이다. 사용목적이란 자동차용, 감시용, 검사용, 움직이는 물체 감별용, 도로 물체 차 차선 검출, 안개 시 디포깅, 도로특성, 도로 위 미끄럼(물, 눈, 얼음) 구별 등을 말하는 것으로, 상기 영상설계부(900)는 자동차용인지 감시용인지 검사용인지, 움직이는 물체 감별이 목적인지, 도로 물체 차 차선 검출이 목적인지, 안개 시 디포깅 목적인지, 도로 특성이나 도로 위 눈 얼음 구별이 목적인지와 같은 목적에 맞게 자동으로 최적 편광 영상을 설계한다. 상황에 따라 사용목적이 달라질 경우에는 자동으로 영상설계부(900)가 편광 이미지를 다르게 얻도록 이미지처리 시퀀스를 설계한다.
[159]
상기 영상설계부(900)는 상기 사용목적에 따른 이미지처리 시퀀스를 미리 설계하여 저장하고 이를 매칭하여 사용할 수도 있으며, 기계학습을 통한 이미지처리 시퀀스의 설계가 가능하도록 구현될 수도 있다.
[160]
예를 들어 매 1초 마다, 0.05초 동안 0도 90도 45도 135도 네 각도의 편광 이미지 중 가장 편광차가 큰 이미지를 판단하여 45도 135도 편광차가 크다면 다음 0.95초 동안에는 45도 135도 편광만을 저장한다. 다음 1초의 시작점 0.05초 동안 0도 90도 45도 135도 네 각도의 편광 이미지 중 가장 편광차가 큰 이미지를 판단하여 0도 90도 편광차가 크다면 다음 0.95초 동안에는 0도 90도 편광만을 저장한다.
[161]
이 때 편광차 판단 시에 이미지의 중요 영역에 가중치를 두어 판단할 수도 있으며, 이미지 중 다른 영역보다 중심부 영역에 가중치를 두어 합산 편광차를 판단할 수도 있는 등 다양한 실시가 가능하다.
[162]
이때, 상기 영상설계부(900)는 전압이 변화되는 주기에 연동하여 자동으로 영상을 이미지 처리하여 그 이미지를 저장시키도록 이미지처리 시퀀스를 설계할 수 있다.
[163]
예를 들어, t1 시간동안 액정에 0V를 인가하고 다음 t2 시간동안 액정에 최대 전압을 인가하고 그다음 t1시간 동안 액정에 0V를 인가하는 식으로 t1+t2 시간을 주기로 주기적으로 액정을 구동하고, 이 주기와 연동하여 카메라 이미지처리 영상을 저장부에 저장한다. 그러면 저장부에 저장된 카메라 이미지처리 영상(사진 또는 동영상)은 액정 0V에 해당하는 편광 영상과 액정 최대전압에 해당하는 편광 영상이 교차하면서 저장되게 할 수 있다.
[164]
다른 예로, t1 시간동안 제1액정(100)에 편광각도 th1에 해당하는 전압을 인가하고, 다음 t1 시간동안 액정에 편광각도 th2에 해당하는 전압을 인가하고, 그다음 t1시간 동안 액정에 편광각도 th4에 해당하는 전압을 인가하고, 그다음 t1시간 동안 액정에 편광각도 th3에 해당하는 전압을 인가하는 식으로 4개의 t1 시간을 한 주기 tp로 주기적으로 액정을 구동하고, 이 주기와 연동하여 각각의 t1시간 동안 이미징된 투과광을 이미지처리 후 영상을 저장부(800)에 저장할 수 있다. 즉, 각각의 t1시간 동안 한번 또는 여러 번 이미지처리를 한 후 영상을 저장부에 저장할 수 있다.
[165]
그러면 저장부(800)에 저장된 카메라 이미지처리 영상(사진 또는 동영상)은 th1, th2, th4, th3 편광 영상이 차례로 반복적으로 저장되게 된다. 즉 시간 인덱스를 k라 할 때 시점 k에서의 영상을 I(k)라 하면, I(k)는 th1 편광, I(k+1)는 th2 편광, I(k+2)는 th4 편광, I(k+3)는 th3 편광, I(k+4)는 th1 편광 식으로 편광영상이 이미지 처리되어 저장될 수 있다.
[166]
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 편광 조절 장치는 상기 영상설계부(900)의 설계에 따라, 여러 각도의 편광 이미지를 비교하여 이미지 처리하고자 하는 사용목적에 부합하는 편광 이미지를 선택하거나, 여러 각도의 편광 이미지를 바탕으로 이미지처리하고자 하는 사용목적에 부합하는 이미지를 생성하는 영상판단부(950)를 더 포함할 수 있다.
[167]
즉, 사용목적 등 영상설계부(900)의 설계에 따라 영상판단부(950)가 영상을 판단하여 적합한 편광 이미지를 얻도록 편광제어부(150)에 지시하고, 편광제어부(150)는 액정을 제어하여 입사광의 투과 편광방향을 자동 조절하며, 처리부(700)는 영상판단부(950)를 이용하여 카메라의 이미지센서가 이미지 처리한 이미지를 그대로 또는 조합가공하여 저장부(800)에 저장할 수 있다.
[168]
상기 영상판단부(950)는 0도 90도 45도 135도 30도 120도 등 여러 각도의 편광 이미지 중 사용목적 등 영상설계부(900)가 설계한 결과에 부합하는 편광 이미지를 선택하거나 조합하기 위해 영상을 판단하는 역할을 수행 한다
[169]
일예로, 간단히 0도 편광과 90도 편광 두 가지 편광 이미지만으로 설명하면, 지구표면과 0도 편광 이미지는 반사 이미지가 강조되어 이미지처리(도 9 참조)되고, 지구표면과 90도 편광 이미지는 반사이미지가 거의 사라져 선명한 이미지가 이미지처리(도 10 참조)되며, 상기 영상판단부(950)는 사용 목적에 부합하는 편광 이미지를 선택하여 사용할 수 있다.
[170]
다른 예로, 0도와 90도의 편광각에 기반한 이미지의 편광차에 비해 45도와 135도의 편광각에 기반한 이미지의 편광차가 크다면, 영상판단부(950)가 그것을 판단하여 큰 편광차 이미지를 저장할 수 있다.
[171]
또 다른 예로, 여러 각도의 편광 이미지를 비교하여 가장 큰 편광차를 보이는 각도의 편광차 이미지를 생성할 수 있다.
[172]
본 발명의 일 실시예에 따른 자동 편광 조절 장치의 영상판단부(950)는 다수의 편광 이미지를 바탕으로, 최대 픽셀값 연산, 최소 픽셀값 연산, 편광차 절대값 이미지 연산, 컬러별 편광차 이미지 연산 중 선택된 어느 하나의 연산을 이용하여 이미지를 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
[173]
상기 최대 픽셀값 연산은 최대 픽셀광강도값 max(L1(x,y), L2(x,y), L3(x,y), L4(x,y))의 조합으로 이미지를 생성하는 것이다.
[174]
예를 들어 L1(x,y), L2(x,y), L3(x,y), L4(x,y) 각각 0도, 90도, 45도, 135도 편광 이미지 픽셀광강도값이라 하면, 각 픽셀별로 편광 이미지 중 가장 픽셀광강도값이 큰 정보만 취합하여 이미지를 생성하는 것이다.(도 11 참조)
[175]
상기 최대 픽셀값 연산을 이용한 최대 영상값 이미지는 물체의 반사를 강조한 이미지를 얻는 목적으로 이용할 수 있다.
[176]
상기 최소 픽셀값 연산은 최소 픽셀광강도값 최소 픽셀값 min(L1(x,y), L2(x,y), L3(x,y), L4(x,y))의 조합으로 이미지를 생성하는 것이다.(도 12 참조)
[177]
상기 최소 픽셀값 연산을 이용한 최소 영상값 이미지는 물체의 반사를 최소로 하여 보다 선명하고 색감이 좋게 이미지를 얻는 목적으로 이용할 수 있다.
[178]
상기 편광차 절대값 이미지 연산은 abs[L1(x,y)- L2(x,y)], abs[L3(x,y)- L4(x,y)]와 같이 0도 90도 편광차 이미지의 픽셀광강도값 차이의 절대값, 45도 135도 편광차 이미지의 픽셀광강도값 차이의 절대값 등 90도의 각도차가 발생되는 쌍의 이미지를 이용하여, 각 픽셀 간의 픽셀광강도값 차이의 절대값의 조합으로 이미지를 생성하는 것이다.(도 13 참조)
[179]
상기 편광차 절대값 이미지 연산을 이용하여 생성된 편광차 절대값 이미지는 가장 편광차가 큰 이미지를 강조할 수 있다. 편광차 절대값 이미지는 물체를 강조하는 효과가 있으므로 움직이는 물체 감별 목적, 안개 시 도로의 앞차 차선 검출 목적 등으로 이용할 수 있다.
[180]
상기 컬러별 편광차 이미지 연산은 편광차 이미지 연산을 컬러별로 다르게 하여 디스플레이 함으로써 사용자가 물체를 쉽게 식별하는데 도움을 줄 수 있다.
[181]
이때, 컬러는 RGB컬러를 이용할 수 있다.
[182]
예를 들어, R1(x,y), G1(x,y)이 각각 L1(x,y)의 Red, Green 컬러성분이라 할 때,
[183]
L1(x,y)< L2(x,y)인 영역은 abs[R1(x,y)- R2(x,y)] 연산을 이용하여 Red 컬러로 표시하고, L1(x,y)> L2(x,y)인 영역은 abs[G1(x,y)- G2(x,y)] 연산을 이용하여 Green 컬러로 표시할 수 있다.(도 14 참조)
[184]
상기 컬러별 편광차 이미지 연산을 이용한 컬러별 편광차 이미지는 감시용이나 자동차 카메라 디스플레이 등에 활용할 수 있다.
[185]
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 편광 조절 방법은 인가된 전압에 따라 투과되는 편광성분을 편광 변환시키는 제1액정(100); 상기 제1액정(100)에 인가되는 전압을 제어하는 편광제어부(150); 상기 제1액정(100)의 후방에 투과편광방향이 고정되도록 구비되며, 투과편광방향으로 편광된 입사광을 투과시키는 제1편광필터(200); 상기 제1편광필터(200)의 후방에 구비되며, 상기 제1액정(100) 및 제1편광필터(200)를 통과한 투과광이 이미징 되는 이미지센서(600); 상기 이미지센서(600)에 이미징된 투과광을 이미지 처리하는 처리부(700); 상기 처리부(700)가 이미지처리한 이미지를 저장하는 저장부(800); 이미지처리하고자 하는 사용목적에 따라 최적 편광 이미지를 획득하도록 이미지처리 시퀀스를 설계하여 설계된 이미지처리 시퀀스에 따라 상기 편광제어부(150) 및 처리부(700)를 제어하는 영상설계부(900); 및 상기 영상설계부(900)의 설계에 따라, 여러 각도의 편광 이미지를 비교하여 이미지처리하고자 하는 전방상황 또는 사용목적에 부합하는 편광 이미지를 선택하거나, 여러 각도의 편광 이미지를 바탕으로 이미지 처리하고자 하는 전방상황 또는 사용목적에 부합하는 이미지를 생성하는 영상판단부(950);를 포함하는 자동 편광 조절 장치를 이용하는 자동 편광 조절 방법에 있어서, 설계 단계(S10), 이미지처리 단계(S20) 및 최적이미지획득 단계(S30)를 포함한다.
[186]
설계 단계(S10)는 영상설계부(900)가 사용목적에 따라 최적 편광 이미지를 획득하도록 설계한다.
[187]
상기 설계 단계(S10)는 사용 목적을 액정제어 UI(사용자인터페이스)를 이용하여 입력할 수 있다. 사용 목적에는 자동차용인지 감시용인지 검사용인지, 움직이는 물체 감별이 목적인지, 도로 물체 차량 차선 검출이 목적인지, 안개 시 디포깅 목적인지 등을 입력할 수 있으며, 이 사용목적에 따라 영상설계부(900)가 최적 영상을 설계한다.
[188]
상기 설계 단계(S10)는 0도 90도 45도 135도 30도 120도 등 여러 각도의 편광 이미지 중 사용목적 등에 부합하는 편광 이미지를 선택하거나 조합하기 위한 영상을 판단하여 최적 편광 이미지를 획득하기 위한 이미지처리 알고리즘을 확립한다. 이때, 알고리즘을 확립을 위해 편광 이미지 간 연산을 수행할 수도 있다.
[189]
이미지처리 단계(S20)는 상기 처리부(700)가 상기 설계 단계(S10)의 설계에 따라 상기 편광제어부(150)를 제어하여 필요한 이미지를 이미지 처리한다.
[190]
즉, 이미지처리 단계(S20)는 상기 영상설계부(900)로부터 설계된 이미지처리 시퀀스에 따라 영상을 이미지 처리한다.
[191]
최적이미지획득 단계(S30)는 상기 영상판단부(950)가 상기 영상설계부(900)의 설계에 따라, 여러 각도의 편광 이미지를 비교하여 이미지처리 하고자 하는 전방상황 또는 사용목적에 부합하는 편광 이미지를 선택하거나, 여러 각도의 편광 이미지를 바탕으로 사용목적에 부합하는 이미지를 생성한다.
[192]
상기 최적이미지획득 단계(S30)는 이미지처리(저장)된 이미지 중 사용목적에 부합되는 이미지를 선택하거나, 이미지처리(저장)된 편광 이미지를 근거로 연산 및 저장을 수행하여, 사용목적에 부합하는 이미지를 생성할 수 있다.
[193]
이때, 상기 최적이미지획득 단계(S30)는 여러 각도의 편광 이미지를 바탕으로 상대기여도를 적용하여 사용목적에 부합하는 이미지를 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
[194]
상기 상대기여도는 편광변환성분 상대비율 이라고도 한다.
[195]
다음으로 편광변환성분 상대비율(a, b)을 산출하기 위한 두 가지 방법을 설명도록 한다.
[196]
상기 상대기여도는 편광변환각이 β각인, 편광을 입사시키고, 제1액정(100)에 전압 Vβ를 가한 후, 편광필터를 수직 편광을 투과시키는 상태로 놓고 광센서에서 광강도 La^를 측정하고, 편광필터를 수평 편광을 투과시키는 상태로 놓고 광센서에서 광강도 Lb^를 측정한 후,
[197]
a=La^/(La^+Lb^)
[198]
b=Lb^/(La^+Lb^)
[199]
(여기서, a, b는 상대기여도 임)
[200]
를 연립하여 a, b를 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
[201]
여기서, 편광필터는 제1편광필터(200)와 동일한 투과편광 능력을 갖는 편광필터를 사용할 수 있으며, 제1편광필터(200)를 움직일 수 있을 때는 제1편광필터(200)를 사용할 수도 있다.
[202]
즉, 하나의 방법은, 1단계로 편광변환각이 β각인, 즉 수직과 β각을 이루고 수평과 α각을 이루는 편광을 입사시킨다. 입사광원을 투과방향이 수직과 β각인 편광필름을 통과시키는 식으로 구현한다.
[203]
2단계로 액정에 전압 Vβ를 가한다. 예로서 제1편광필터(200)를 수직으로 놓고 광센서의 광강도가 최대인 전압을 선택한다. 이 전압이 Vβ이다.
[204]
3단계로 제1편광필터(200)를 수직 편광을 투과시키는 상태로 놓고 광센서에서 광강도 La^를 측정하고, 제1편광필터(200)를 수평 편광을 투과시키는 상태로 놓고 광센서에서 광강도 Lb^를 측정한다.
[205]
4단계로 a=La^/(La^+Lb^), b=Lb^/(La^+Lb^) 관계로부터 편광변환성분 상대비율 a, b를 산출한다. 편광변환성분 상대비율 a, b는 액정전압 Vβ 또는 편광변환각 β의 함수이다.
[206]
5단계로 액정전압 Vβ와 편광변환각 β를 변화시키면서 상기 1~4단계를 반복하여 편광변환성분 상대비율 a, b를 산출하여 저장한다.
[207]
상기 상대기여도는 수평편광을 입사시키고, 제1액정(100)에 전압 Vβ를 가한 후, 편광필터를 광센서의 광강도가 최대인 각도로 회전시켜, 광강도가 최대인 각도에서 수평으로 부터의 각도를 측정하여 β각으로 저장하고, 광강도가 최대인 각도에서 광센서의 광강도를 측정하여 La^로 저장하며, 광강도가 최대인 각도와 수직인 상태로 편광필터를 회전시켜 광센서의 광강도를 측정하여 Lb^로 저장하고, 이후, 편광필터를 수평 편광을 투과시키는 상태로 놓고 광센서에서 광강도 Lb^를 측정한 후,
[208]
a=La^/(La^+Lb^)
[209]
b=Lb^/(La^+Lb^)
[210]
(여기서, a, b는 상대기여도 임)
[211]
를 연립하여 a, b를 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
[212]
즉, 다른 방법은, 1단계로 수평편광 L1=LH를 입사시킨다.
[213]
2단계로 액정에 전압 Vβ를 가한다.
[214]
3단계로 제1편광필터(200)를 광센서의 광강도가 최대인 각도로 회전시킨다. 광강도가 최대인 각도에서 수평으로 부터의 각도를 측정하여 β각으로 저장한다.
[215]
4단계로 상기 3단계의 각도에서의 광센서의 광강도를 측정하여 La^로 놓고, 3단계의 각도와 수직인 상태로 제1편광필터(200)를 회전시켜 광센서의 광강도를 측정하여 Lb^로 놓는다. 제1편광필터(200)를 회전시킬 때 Lb^는 최소 광강도값이고 La^는 최대 광강도값이다.
[216]
5단계로 a=La^/(La^+Lb^), b=Lb^/(La^+Lb^) 관계로부터 편광변환성분 상대비율 a, b를 산출한다. 편광변환성분 상대비율 a, b는 액정전압 Vβ 또는 편광변환각 β의 함수이다.
[217]
6단계로 액정전압 Vβ와 편광변환각 β를 변화시키면서 상기 1~5단계를 반복하여 편광변환성분 상대비율 a, b를 산출하여 저장한다.
[218]
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 편광 조절 방법에 사용되는 자동 편광 조절 장치는 상기 제1편광필터(200)와 이미지센서(600) 사이에 구비되며, 인가된 전압에 따라 투과되는 편광성분을 편광 변환시키는 제2액정(300) 및 상기 제2액정(300)과 이미지센서(600) 사이에 투과편광방향이 고정되도록 구비되며, 투과편광방향으로 편광된 입사광을 투과시키는 제2편광필터(400)를 포함하되, 상기 제1편광필터(200)는 투과편광방향이 영역별로 고정된 복수의 영역이 구비된 것을 특징으로 하고,
[219]
상기 자동 편광 조절 방법의 이미지처리 단계(S20)는 상기 편광각도 β각에 해당하는 전압 Vβ를 제1액정(100)에 인가하는 전압인가 단계(S21) 및 상기 제2액정(300)에 상기 제1편광필터(200)의 각각의 영역별 투과편광방향으로 투과된 투과광 중 순차적으로 어느 하나의 투과광만 상기 제2편광필터(400)를 통과하도록 상기 제2액정(300)에 전압을 순차적으로 변화시켜 인가하면서 이미지센서(600)에 이미징된 투과광을 순차적으로 이미지 처리하는 순차이미지처리 단계(S22)를 포함하며,
[220]
상기 자동 편광 조절 방법의 최적이미지획득 단계(S30)는 상기 순차이미지처리 단계(S22)에서 획득된 이미지를 근거로
[221]
L1#=a(β)*L1(β) + b(β+90도)*L2(β+90도)
[222]
L2#=a(β+90도)*L2(β+90도) + b(β)*L1(β)
[223]
(여기서, L1#는 투과광 L1^의 이미지센서(600)에서의 픽셀광강도값, L2#는 투과광 L2^의 이미지센서(600)에서의 픽셀광강도값, L1, L2, L1^, L2^는 각 편광성분의 광강도, a, b는 상대기여도 임)
[224]
을 연립하여 L1(β), L2(β+90도)를 산출하고, 이를 이용하여 사용목적에 부합하는 이미지를 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
[225]
즉, 소정 편광각도의 편광 이미지를 얻는 다른 방법으로, 영역별로 다른 복수의 편광투과방향을 가진 제1편광필터(200)를 이용하여 영역별로 복수의 편광을 투과시키고, 제2액정(300)과 제2편광필터(400)를 추가로 통과시켜 이미지센서(600)에 이미징된 투과광을 이미지 처리한다.
[226]
도 5의 (A)를 예로 보다 상세하게 설명하면, 사용자가 소정의 편광각도 β각으로 입사하는 편광의 이미지와 그에 수직인 편광의 이미지를 얻고자 하면, 상기 편광각도 β각에 해당하는 전압 Vβ를 제1액정(100)에 인가한다.
[227]
도 5의 (A)와 같이 제1편광필터(200)의 절반은 수직편광필름 나머지 절반은 수평편광필름이라면, 제1편광필터(200)를 통과하는 출사광의 절반은 L1^이고 나머지 절반은 L2^이다.
[228]
다음으로, 상기 제2액정(300)에 전압을 소정값 이상 최대값 근처로 인가하여 L2^를 차단시키고 L1^만 통과시켜 이미지센서(600)에 이미징 시킨다.
[229]
그러면 이때의 이미지센서(600)의 픽셀광강도값 L1#는 L1#=a(β)*L1(β) + b(β+90도)*L2(β+90도) 와 같이 얻어진다.
[230]
다음으로, 상기 제2액정(300)에 전압을 0V 인가하여 L1^를 차단시키고 L2^만 통과시켜 이미지센서(600)에 이미징 시킨다.
[231]
그러면 이때의 이미지센서(600)의 픽셀광강도값 L2#는 L2#=a(β+90도)*L2(β+90도) + b(β)*L1(β) 와 같이 얻어진다.
[232]
다음으로, 상기에서 측정한 L1#과 L2#을 연립하여 계산하여 L1(β), L2(β+90도)를 산출한다.
[233]
그리하여 L1(0도), L2(90도), L1(β), L2(β+90도)와 같이 네 각도에서 편광이미지를 얻으려면, 네 개의 각도에서 편광이미지를 측정하고 연립하여 계산할 수 있다. 이 방법은 네 개의 각도에서 편광이미지를 측정하지만 편광필름을 회전시키는 등의 기계적 이송은 필요로 하지 않는다.
[234]
도 5의 (B) 및 (C)는 제1편광필터(200)를 4등분 후, 각각 0도, 90도, 45도, 135도로 투과편광방향이 형성되도록 구성한 실시예를 보여준다.
[235]
상기에서 각각의 영역에 서로 다른 투과편광방향이 형성된 예를 보여주었으나, 본 발명이 이에 한정된 것은 아니며, 제1편광필터(200)를 4등분 후, 두 개의 영역은 0도, 나머지 두 개의 영역은 90도로 투과편광방향이 형성되도록 구성(절반은 수직편광필름 나머지 절반은 수평편광필름)하는 등 다양한 실시가 가능함은 물론이다.
[236]
이때, 상기 a, b는 편광변환각이 β각인, 편광을 입사시키고, 제1액정(100)에 전압 Vβ를 가한 후, 제2액정(300)에 수직 편광을 투과시키는 전압을 인가하여 이미지센서(600)에서 광강도 La^를 측정하고, 제2액정(300)에 수평 편광을 투과시키는 전압을 인가하여 이미지센서(600)에서 광강도 Lb^를 측정한 후,
[237]
a=La^/(La^+Lb^)
[238]
b=Lb^/(La^+Lb^)
[239]
를 연립하여 a, b를 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
[240]
본 발명의 일 실시예에 따른 자동 편광 조절 방법의 상기 최적이미지획득 단계(S30)는 다수의 편광 이미지를 바탕으로, 최대 픽셀값 연산, 최소 픽셀값 연산, 편광차 절대값 이미지 연산, 컬러별 편광차 이미지 연산 중 선택된 어느 하나의 연산을 이용하여 사용목적에 부합하는 이미지를 생성하는 것을 특징으로 하되, 차 절대값 이미지 연산(편광차 절대값 이미지 연산, 컬러별 편광차 이미지 연산)의 차 연산은 나누기 연산 및 로그차 연산을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
[241]
상기 최대 픽셀값 연산은 최대 픽셀광강도값 max(L1(x,y), L2(x,y), L3(x,y), L4(x,y))의 조합으로 이미지를 생성하는 것이다.
[242]
예를 들어 L1(x,y), L2(x,y), L3(x,y), L4(x,y) 각각 0도, 90도, 45도, 135도 편광 이미지 픽셀광강도값이라 하면, 각 픽셀별로 편광 이미지 중 가장 픽셀광강도값이 큰 정보만 취합하여 이미지를 생성하는 것이다.(도 11 참조)
[243]
상기 최대 픽셀값 연산을 이용한 최대 영상값 이미지는 물체의 반사를 강조한 이미지를 얻는 목적으로 이용할 수 있다.
[244]
상기 최소 픽셀값 연산은 최소 픽셀광강도값 최소 픽셀값 min(L1(x,y), L2(x,y), L3(x,y), L4(x,y))의 조합으로 이미지를 생성하는 것이다.(도 12 참조)
[245]
상기 최소 픽셀값 연산을 이용한 최소 영상값 이미지는 물체의 반사를 최소로 하여 보다 선명하고 색감이 좋게 이미지를 얻는 목적으로 이용할 수 있다.
[246]
상기 편광차 절대값 이미지 연산은 abs[L1(x,y)- L2(x,y)], abs[L3(x,y)- L4(x,y)]와 같이 0도 90도 편광차 이미지의 픽셀광강도값 차이의 절대값, 45도 135도 편광차 이미지의 픽셀광강도값 차이의 절대값 등 90도의 각도차가 발생되는 쌍의 이미지를 이용하여, 각 픽셀 간의 픽셀광강도값 차이의 절대값의 조합으로 이미지를 생성하는 것이다.(도 13 참조)
[247]
상기 편광차 절대값 이미지 연산을 이용하여 생성된 편광차 절대값 이미지는 가장 편광차가 큰 이미지를 강조할 수 있다. 편광차 절대값 이미지는 물체를 강조하는 효과가 있으므로 움직이는 물체 감별 목적, 안개 시 도로의 앞차 차선 검출 목적 등으로 이용할 수 있다.
[248]
[249]
상기 컬러별 편광차 이미지 연산은 편광차 이미지 연산을 컬러별로 다르게 하여 디스플레이 함으로써 사용자가 물체를 쉽게 식별하는데 도움을 줄 수 있다.
[250]
이때, 컬러는 RGB컬러를 이용할 수 있다.
[251]
예를 들어, R1(x,y), G1(x,y)이 각각 L1(x,y)의 Red, Green 컬러성분이라 할 때,
[252]
L1(x,y)< L2(x,y)인 영역은 abs[R1(x,y)- R2(x,y)] 연산을 이용하여 Red 컬러로 표시하고, L1(x,y)> L2(x,y)인 영역은 abs[G1(x,y)- G2(x,y)] 연산을 이용하여 Green 컬러로 표시할 수 있다.(도 14 참조)
[253]
상기 컬러별 편광차 이미지 연산을 이용한 컬러별 편광차 이미지는 감시용이나 자동차 카메라 디스플레이 등에 활용할 수 있다.
[254]
상기에서 차 절대값 이미지 연산(편광차 절대값 이미지 연산, 컬러별 편광차 이미지 연산)의 차 연산으로 마이너스(-)연산을 주로 기술했으나 나누기 연산이나 로그차 연산도 차 연산과 같은 개념으로 보아 기술을 생략한다.
[255]
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

청구범위

[청구항 1]
인가된 전압에 따라 투과되는 편광성분을 편광 변환시키는 제1액정(100); 상기 제1액정(100)에 인가되는 전압을 제어하는 편광제어부(150); 상기 제1액정(100)의 후방에 투과편광방향이 고정되도록 구비되며, 투과편광방향으로 편광된 입사광을 투과시키는 제1편광필터(200); 상기 제1편광필터(200)의 후방에 구비되며, 상기 제1액정(100) 및 제1편광필터(200)를 통과한 투과광이 이미징 되는 이미지센서(600); 상기 이미지센서(600)에 이미징된 투과광을 이미지 처리하는 처리부(700); 및 상기 처리부(700)가 이미지 처리한 이미지를 저장하는 저장부(800); 를 포함하는 자동 편광 조절 장치.
[청구항 2]
제1항에 있어서, 상기 제1편광필터(200)는 투과편광방향이 영역별로 고정된 복수의 영역이 구비되되, 투과편광방향이 적어도 두 종류인 것을 특징으로 하는 자동 편광 조절 장치.
[청구항 3]
제2항에 있어서, 상기 자동 편광 조절 장치는 상기 제1편광필터(200)와 이미지센서(600) 사이에 구비되며, 인가된 전압에 따라 투과되는 편광성분을 편광 변환시키는 제2액정(300); 및 상기 제2액정(300)과 이미지센서(600) 사이에 투과편광방향이 고정되도록 구비되며, 투과편광방향으로 편광된 입사광을 투과시키는 제2편광필터(400); 를 포함하는 자동 편광 조절 장치.
[청구항 4]
제1항에 있어서, 상기 자동 편광 조절 장치는 이미지 처리하고자 하는 사용목적에 따라 최적 편광 이미지를 획득하도록 이미지처리 시퀀스를 설계하여 설계된 이미지처리 시퀀스에 따라 상기 편광제어부(150) 및 처리부(700)를 제어하는 영상설계부(900); 를 포함하는 자동 편광 조절 장치.
[청구항 5]
제4항에 있어서, 상기 자동 편광 조절 장치는 상기 영상설계부(900)의 설계에 따라, 여러 각도의 편광 이미지를 비교하여 이미지 처리하고자 하는 사용목적에 부합하는 편광 이미지를 선택하거나, 여러 각도의 편광 이미지를 바탕으로 이미지 처리하다 하는 사용목적에 부합하는 이미지를 생성하는 영상판단부(950); 를 포함하는 자동 편광 조절 장치.
[청구항 6]
제5항에 있어서, 상기 영상판단부(950)는 다수의 편광 이미지를 바탕으로, 최대 픽셀값 연산, 최소 픽셀값 연산, 편광차 절대값 이미지 연산, 컬러별 편광차 이미지 연산 중 선택된 어느 하나의 연산을 이용하여 이미지를 생성하는 것을 특징으로 하는 자동 편광 조절 장치.
[청구항 7]
인가된 전압에 따라 투과되는 편광성분을 편광 변환시키는 제1액정(100); 상기 제1액정(100)에 인가되는 전압을 제어하는 편광제어부(150); 상기 제1액정(100)의 후방에 투과편광방향이 고정되도록 구비되며, 투과편광방향으로 편광된 입사광을 투과시키는 제1편광필터(200); 상기 제1편광필터(200)의 후방에 구비되며, 상기 제1액정(100) 및 제1편광필터(200)를 통과한 투과광이 이미징 되는 이미지센서(600); 상기 이미지센서(600)에 이미징된 투과광을 이미지 처리하는 처리부(700); 상기 처리부(700)가 이미지처리한 이미지를 저장하는 저장부(800); 이미지처리하고자 하는 사용목적에 따라 최적 편광 이미지를 획득하도록 이미지처리 시퀀스를 설계하여 설계된 이미지처리 시퀀스에 따라 상기 편광제어부(150) 및 처리부(700)를 제어하는 영상설계부(900); 및 상기 영상설계부(900)의 설계에 따라, 여러 각도의 편광 이미지를 비교하여 이미지처리하고자 하는 전방상황 또는 사용목적에 부합하는 편광 이미지를 선택하거나, 여러 각도의 편광 이미지를 바탕으로 이미지 처리하다 하는 전방상황 또는 사용목적에 부합하는 이미지를 생성하는 영상판단부(950);를 포함하는 자동 편광 조절 장치를 이용하는 자동 편광 조절 방법에 있어서, 상기 영상설계부(900)가 사용목적에 따라 최적 편광 이미지를 획득하도록 설계하는 설계 단계(S10); 처리부(700)가 상기 설계 단계(S10)의 설계에 따라 상기 편광제어부(150)를 제어하여 필요한 이미지를 이미지 처리하다 이미지처리 단계(S20); 및 상기 영상판단부(950)가 상기 영상설계부(900)의 설계에 따라, 여러 각도의 편광 이미지를 비교하여 이미지처리 하고자 하는 전방상황 또는 사용목적에 부합하는 편광 이미지를 선택하거나, 여러 각도의 편광 이미지를 바탕으로 사용목적에 부합하는 이미지를 생성하는 최적이미지획득 단계(S30); 를 포함하는 자동 편광 조절 방법.
[청구항 8]
제7항에 있어서, 상기 최적이미지획득 단계(S30)는 여러 각도의 편광 이미지를 바탕으로 상대기여도를 적용하여 사용목적에 부합하는 이미지를 생성하는 것을 특징으로 하는 자동 편광 조절 방법.
[청구항 9]
제8항에 있어서, 상기 상대기여도는 편광변환각이 β각인, 편광을 입사시키고, 제1액정(100)에 전압 Vβ를 가한 후, 편광필터를 수직 편광을 투과시키는 상태로 놓고 광센서에서 광강도 La^를 측정하고, 편광필터를 수평 편광을 투과시키는 상태로 놓고 광센서에서 광강도 Lb^를 측정한 후, a=La^/(La^+Lb^) b=Lb^/(La^+Lb^) (여기서, a, b는 상대기여도 임) 를 연립하여 a, b를 산출하는 것을 특징으로 하는 자동 편광 조절 방법.
[청구항 10]
제8항에 있어서, 상기 상대기여도는 수평편광을 입사시키고, 제1액정(100)에 전압 Vβ를 가한 후, 편광필터를 광센서의 광강도가 최대인 각도로 회전시켜, 광강도가 최대인 각도에서 수평으로 부터의 각도를 측정하여 β각으로 저장하고, 광강도가 최대인 각도에서 광센서의 광강도를 측정하여 La^로 저장하며, 광강도가 최대인 각도와 수직인 상태로 편광필터를 회전시켜 광센서의 광강도를 측정하여 Lb^로 저장하고, 이후, 편광필터를 수평 편광을 투과시키는 상태로 놓고 광센서에서 광강도 Lb^를 측정한 후, a=La^/(La^+Lb^) b=Lb^/(La^+Lb^) (여기서, a, b는 상대기여도 임) 를 연립하여 a, b를 산출하는 것을 특징으로 하는 자동 편광 조절 방법.
[청구항 11]
제8항에 있어서, 상기 자동 편광 조절 장치는 상기 제1편광필터(200)와 이미지센서(600) 사이에 구비되며, 인가된 전압에 따라 투과되는 편광성분을 편광 변환시키는 제2액정(300); 및 상기 제2액정(300)과 이미지센서(600) 사이에 투과편광방향이 고정되도록 구비되며, 투과편광방향으로 편광된 입사광을 투과시키는 제2편광필터(400); 를 포함하되, 상기 제1편광필터(200)는 투과편광방향이 영역별로 고정된 복수의 영역이 구비된 것을 특징으로 하고, 상기 자동 편광 조절 방법의 이미지처리 단계(S20)는 상기 편광각도 β각에 해당하는 전압 Vβ를 제1액정(100)에 인가하는 전압인가 단계(S21); 및 상기 제2액정(300)에 상기 제1편광필터(200)의 각각의 영역별 투과편광방향으로 투과된 투과광 중 순차적으로 어느 하나의 투과광만 상기 제2편광필터(400)를 통과하도록 상기 제2액정(300)에 전압을 순차적으로 변화시켜 인가하면서 이미지센서(600)에 이미징된 투과광을 순차적으로 이미지 처리하다 순차이미지처리 단계(S22); 를 포함하며, 상기 자동 편광 조절 방법의 최적이미지획득 단계(S30)는 상기 순차이미지처리 단계(S22)에서 획득된 이미지를 근거로 L1#=a(β)*L1(β) + b(β+90도)*L2(β+90도) L2#=a(β+90도)*L2(β+90도) + b(β)*L1(β) (여기서, L1#는 투과광 L1^의 이미지센서(600)에서의 픽셀광강도값, L2#는 투과광 L2^의 이미지센서(600)에서의 픽셀광강도값, L1, L2, L1^, L2^는 각 편광성분의 광강도, a, b는 상대기여도 임) 을 연립하여 L1(β), L2(β+90도)를 산출하고, 이를 이용하여 사용목적에 부합하는 이미지를 생성하는 것을 특징으로 하는 자동 편광 조절 방법.
[청구항 12]
제7항 내지 제11항 중 선택되는 어느 한 항에 있어서, 상기 최적이미지획득 단계(S30)는 다수의 편광 이미지를 바탕으로, 최대 픽셀값 연산, 최소 픽셀값 연산, 편광차 절대값 이미지 연산, 컬러별 편광차 이미지 연산 중 선택된 어느 하나의 연산을 이용하여 사용목적에 부합하는 이미지를 생성하는 것을 특징으로 하되, 차 절대값 이미지 연산(편광차 절대값 이미지 연산, 컬러별 편광차 이미지 연산)의 차 연산은 나누기 연산 및 로그차 연산을 포함하는 자동 편광 조절 방법.

도면

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[도7]

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