KR102571243B1

KR102571243B1 - 색채측정 장치 및 방법

Info

Publication number: KR102571243B1
Application number: KR1020180019801A
Authority: KR
Inventors: 김성엽; 이현구; 김규석; 윤영남
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2018-02-20
Filing date: 2018-02-20
Publication date: 2023-08-25
Anticipated expiration: 2038-02-20
Also published as: CN110174351A; CN110174351B; KR20190100560A

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 색채측정 장치는, 샘플의 복수의 위치로부터 방출되는 광을 수신하여 제1 RGB 값의 제1 2D맵을 생성하는 제1 카메라; 상기 제1 카메라와 이격되어 배치되고, 상기 복수의 위치로부터 방출되는 광을 수신하여 제2 RGB 값의 제2 2D맵을 생성하는 제2 카메라; 상기 복수의 위치 중 적어도 일부의 위치로부터 방출되는 광을 수신하여 제1 삼자극 값을 생성하는 색채측정기; 및 상기 제1 2D맵 및 제2 2D맵에 기초하여 제3 RGB 값의 제3 2D맵을 생성하고, 상기 제1 삼자극 값에 기초하여 상기 제3 RGB 값을 제2 삼자극 값으로 변환하여 제2 삼자극 값의 제4 2D맵을 생성하는 제어기를 포함한다.

Description

색채측정 장치 및 방법{COLORIMETRY DEVICE AND METHOD}

본 발명은 색채측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 2차원 RGB 컬러값을 2차원 삼자극 값(tristimulus values)으로 변환하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명은 디스플레이 제조 산업에서 이미징 색채측정기 분야에 관한 것으로, 이미징 색채측정 테스트 시스템은 모든 유형의 평판 패널 디스플레이, 예를 들어, LCD 디스플레이와 LED 디스플레이에 대한 품질을 개선하고 제조 비용을 감소시킬 수 있다. 테스트 응용 분야는 스마트폰, 태블릿, 랩탑, 모니터, TV 등의 컬러 매트릭스 디스플레이에 이른다.

알려진 디스플레이 테스트 환경의 핵심 부품은 밝기, 컬러, 및 공간적 관계에 대한 사람의 인식과 일치하는 디스플레이 시각적 성능을 정확히 측정하는 소위 이미징 색채측정기이다. 고성능 이미징 색채측정기는 디스플레이에서 개별 픽셀의 컬러, 휘도 및 전체적인 디스플레이 균일성을 정확히 측정할 수 있다.

일반적인 제조 공정에서, 디스플레이 시각적 성능은 이러한 이미징 색채측정기를 사용하는 자동화된 검사 시스템에 의해 테스트된다. 이에 의해, 디스플레이 결함을 정량적으로 평가하는 것이 가능하고, 테스트 속력을 증가시킬 수 있으며, 전체 디스플레이 품질, 즉 균일성과 컬러 정확도를 동시에 평가할 수 있다.

일반적으로, 스펙트럼 광도계(spectral photometer)로도 언급되는 분광기와 광전 색채측정기(photoelectric colorimeter)로도 언급되는 색차계는 일 지점의 XYZ 삼자극 값을 측정하고, CMOS 또는 CCD 등의 광학 센서를 갖는 카메라는 2차원 RGB 컬러 값을 산출한다. 이러한 카메라에 의해 생성된 RGB 컬러 값의 2차원 맵을 분광기 및 색차계 등의 색채측정기가 측정한 XYZ 삼자극 값으로 보정하여 XYZ 삼자극 값의 2차원 맵을 생성하는 디스플레이 테스팅 장치 및 방법이 제안되고 있다.

종래의 디스플레이 테스팅 장치에 따르면, 하나의 카메라와 색채측정기가 하나의 경로로 수신되는 광을 사용한다. 즉, 하나의 렌즈를 통해 수신된 광이 빔 스플리터(beam splitter)에 의해 분배되어 카메라 및 색채측정기로 각각 입력된다.

카메라에 의해 촬상된 2차원 이미지에는 촬상면의 중심과 가장자리의 시야각 차이로 인한 왜곡이 발생한다. 그러나, 분광기에 의해 촬상면의 일 지점에 대해 측정된 값으로 카메라에 의해 촬상된 2차원 이미지가 보정된다. 따라서, 보정된 값의 신뢰도가 떨어진다.

또한, 종래의 디스플레이 테스팅 장치에 따르면, 빔 스플리터에 의해 광이 분배되므로, 카메라 및 분광기 각각에 입력되는 광의 양이 줄어들게 되고, 따라서, 측정 시간이 그만큼 길어지게 된다.

또한, 분광기와 카메라의 휘도 측정 영역이 상이하여 공통의 광 경로 상에 ND 필터 등이 사용되고, 이에 따라, 측정 시간이 길어진다. 또한, 공통의 광 경로 상의 임의의 광학 소자를 교체함에 따라, 카메라 및 분광기 모두가 재교정되어야 한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 시야각 차이에 따른 화질 편차를 감소시키고, 보다 신속한 측정이 가능하며, 재교정이 쉬운 색채 측정 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

일 실시예에 따르면, 상기 제어기는, 상기 제3 RGB 값을 제3 삼자극 값으로 변환하여 제3 삼자극 값의 제5 2D맵을 생성하고, 상기 제1 삼자극 값을 상기 제3 삼자극 값의 적어도 일부와 비교하여 삼자극 보정 값을 유도하고, 상기 삼자극 보정 값을 상기 제3 삼자극 값에 적용하여 상기 제2 삼자극 값의 상기 제4 2D맵을 생성한다.

일 실시예에 따르면, 상기 제어기는 상기 제1 카메라 및 제2 카메라에 의해 촬상된 각각의 이미지에 발생한 시야각 차이에 의한 형상 왜곡을 보정한다.

일 실시예에 따르면, 상기 제어기는 상기 제1 카메라 및 제2 카메라에 의해 촬상된 각각의 이미지에서 상기 샘플에 대응하는 상기 제1 2D맵 및 상기 제2 2D맵을 생성한다.

일 실시예에 따르면, 상기 제어기는, 각각의 상기 위치에 대응하는 상기 제1 RGB 값과 그에 대응하는 제1 시야각, 및 상기 제2 RGB 값과 그에 대응하는 제2 시야각에 기초하여 시야각에 따른 RGB 값의 편차를 계산하고, 계산된 상기 편차로 제1 RGB 값 및/또는 제2 RGB 값을 보상하여 상기 제3 RGB 값을 생성하는, 일 실시예에 따르면, 상기 제어기는, 각각의 상기 위치에 대응하는 상기 제1 RGB 값 및 상기 제2 RGB 값에 각각의 가중치를 적용하여 상기 제3 RGB 값을 유도한다.

일 실시예에 따르면, 상기 각각의 가중치는 각각의 상기 위치에 대응하는 상기 제1 시야각 값 및 상기 제2 시야각 값에 기초하여 결정된다.

일 실시예에 따르면, 상기 각각의 가중치 중 상기 제1 시야각 및 상기 제2 시야각 중 큰 시야각에 대응하는 가중치가 다른 가중치보다 작다.

일 실시예에 따르면, 상기 제1 카메라 및 상기 제2 카메라는 각각 렌즈를 포함하고, 각각의 렌즈의 광 축은 서로 평행하다.

일 실시예에 따르면, 상기 제1 카메라 및 상기 제2 카메라는 각각 렌즈를 포함하고, 각각의 렌즈의 광 축은 서로 평행하지 않는다.

일 실시예에 따르면, 상기 색채측정기는 렌즈를 포함하고, 상기 색채측정기의 렌즈는 상기 제1 카메라의 렌즈 및 상기 제2 카메라의 렌즈 사이에 배치된다.

일 실시예에 따르면, 상기 색채측정기의 렌즈는 상기 제1 카메라의 렌즈 및 상기 제2 카메라의 렌즈 사이의 중심에 배치된다.

일 실시예에 따르면, 상기 색채측정 장치는, 3개 이상의 카메라를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 색채측정기는 분광기를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 색채측정기는 색차계를 더 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 제1 카메라 및 상기 제2 카메라는 하나의 이미지 센서를 공유하고, 상기 제1 카메라 및 상기 제2 카메라는 각각 렌즈 및 상기 렌즈에 집광된 광을 상기 이미지 센서로 지향시키는 광 경로 전환부를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 제4 2D맵을 표시하는 표시부를 더 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 색채측정 방법은, 제1 카메라에 의해, 샘플의 복수의 위치로부터 방출되는 광을 수신하여 제1 RGB 값의 제1 2D맵을 생성하는 단계; 상기 제1 카메라와 이격되어 배치된 제2 카메라에 의해, 상기 복수의 위치로부터 방출되는 광을 수신하여 제2 RGB 값의 제2 2D맵을 생성하는 단계; 색채측정기에 의해, 상기 복수의 위치 중 적어도 일부의 위치로부터 방출되는 광을 수신하여 제1 삼자극 값을 생성하는 단계; 제어기에 의해, 상기 제1 2D맵 및 제2 2D맵을 합성하여 제3 RGB 값의 제3 2D맵을 생성하는 단계; 및 상기 제어기에 의해, 상기 제1 삼자극 값에 기초하여 상기 제3 RGB 값을 제2 삼자극 값으로 변환하여 제2 삼자극 값의 제4 2D맵을 생성하는 단계를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 제4 2D맵을 생성하는 단계는, 상기 제3 RGB 값을 제3 삼자극 값으로 변환하여 제3 삼자극 값의 제5 2D맵을 생성하는 단계; 상기 제1 삼자극 값을 상기 제3 삼자극 값의 적어도 일부와 비교하여 삼자극 보정 값을 유도하는 단계; 및 상기 삼자극 보정 값을 상기 제3 삼자극 값에 적용하여 상기 제2 삼자극 값의 상기 제4 2D맵을 생성하는 단계;를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 제어기에 의해, 상기 제1 카메라 및 제2 카메라에 의해 촬상된 각각의 이미지에 발생한 시야각 차이에 의한 형상 왜곡을 보정하는 단계를 더 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 제1 2D맵을 생성하는 단계 및 상기 제2 2D맵을 생성하는 단계는 각각 상기 제1 카메라 및 제2 카메라에 의해 촬상된 각각의 이미지에서 상기 샘플에 대응하는 상기 제1 2D맵 및 상기 제2 2D맵을 생성한다.

일 실시예에 따르면, 상기 제3 2D맵을 생성하는 단계는, 각각의 상기 위치에 대응하는 상기 제1 RGB 값과 그에 대응하는 제1 시야각, 및 상기 제2 RGB 값 및 그에 대응하는 제2 시야각에 기초하여 시야각에 따른 RGB 값의 편차를 계산하는 단계; 및 계산된 상기 편차로 제1 RGB 값 및/또는 제2 RGB 값을 보상하여 상기 제3 RGB 값을 생성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 2개 이상의 카메라를 사용하여 샘플을 측정하므로, 시야각 차이에 따른 화질 편차를 정확하게 측정할 수 있고, 이에 따라, 시야각에 의한 측정 값 왜곡이 감소될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 2개 이상의 카메라 및 색채측정기가 각각의 렌즈를 통해 광을 수신하므로, 렌즈를 공유하는 경우 필요한 빔 스플리터, ND 필터에 의한 광량 감소가 회피 될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 2개 이상의 카메라 및 색채측정기가 각각의 경로를 통해 광을 수신하므로, 각각은 필요시 독립적으로 교정할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 색채측정 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 유닛의 계략적인 단면도이고, 도 3은 그 색채측정 장치의 촬상 영역의 평면도이다.
도 4 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 RGB 컬러 값의 2차원 맵의 처리 과정을 도시한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 색채측정 방법의 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 색채측정 장치의 카메라의 블록도이다.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 유닛의 샘플 측에서 바라본 평면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 소자 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

본 명세서에서 제1, 제2, 제3 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소들로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 벗어나지 않고, 제1 구성 요소가 제2 또는 제3 구성 요소 등으로 명명될 수 있으며, 유사하게 제2 또는 제3 구성 요소도 교호적으로 명명될 수 있다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙인다.

이하, 도 1 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 색채측정 장치의 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 본 발명의 일 실시예에 따른 색채측정 장치는, 샘플(300)로부터 방출되는 광을 측정하는 측정 유닛(100)과 측정부가 생성한 값들을 처리 및 표시하는 처리 유닛(200)을 포함한다. 측정 유닛(100)은 적어도 2개의 카메라(110, 120) 및 분광기(130)를 포함한다. 제어 유닛(200)은 제어기(210) 및 디스플레이(220)를 포함한다.

샘플(300)은 색도, 휘도 및 균일성 등의 측면에서 테스트될 LCD 디스플레이, OLED 디스플레이 등일 수 있다. 샘플(300)에서 방출되는 광(311, 312, 321, 322)은 측정 유닛(100)으로 지향된다. 샘플의 일 지점에서 방출된 광(311, 322)은 각각의 렌즈(111, 121)를 통과하여 각각의 카메라(110, 120), 보다 구체적으로는 각각의 카메라(110, 120)에 배치된 센서 어레이에 입사한다.

각각의 카메라(110, 120)는 광(311, 312, 321, 322)을 수신하여 샘플(300)의 2차원 이미지를 카메라(110, 120)의 센서 어레이의 이미지 평면에 생성한다. 각각의 카메라(110, 120)의 최종 이미지는 본 발명의 일 실시예에 따른 RGB 컬러 값의 2차원 맵을 각각 구성한다. RGB 컬러 값의 맵은 샘플(300) 상의 각 위치에 대한 RGB 컬러 값(적색 값, 녹색 값, 및 청색 값)의 세트를 의미한다. 샘플(300)의 디스플레이와 카메라(110, 120)의 센서의 매트릭스 배열에 의해 야기된 소위 모아레 결함(Moir artefact)을 감소키는 필터(미도시)가 제공될 수 있다. 모아레 필터(Moir filter)는 카메라(110, 120) 앞에서 광학 이미지에 작용하는 광학 필터로 실현되거나 또는 디지털 이미지에 작용하는 디지털 필터로 실현될 수 있다.

제1 카메라(110)에 의해 생성된 RGB 컬러 값의 맵(이하, 제1 맵) 및 제2 카메라(120)에 의해 생성된 RGB 컬러 값의 맵(이하, 제2 맵)은 제어기(210)로 전달된다. 제어기(210)는 제1 맵 및 제2 맵을 합성하여 제3 맵을 생성한다(이에 대해서는 뒤에서 자세히 설명한다). 제어기(210)는 샘플(300) 상의 각 위치에 대한 제3 맵의 RGB 컬러 값을 샘플(300) 상의 각 위치에 대한 제1 삼자극 값(XYZ)으로 변환한다. 이 변환은 공지된 함수, 또는 사전 트레이닝 단계에서 유도된 변환 매트릭스를 사용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 적절히 선택된 컬러의 상이한 테스트 패턴이 디스플레이를 통해 표시된다. 충분한 개수의 테스트 패턴에 대해 각각 RGB 컬러 값 및 XYZ 삼자극 값을 측정한 후에, RGB 컬러 공간을 XYZ 컬러 공간으로 맵핑하는 변환 매트릭스가 유도될 수 있다.

샘플 상의 일 스팟에서 방출된 광(331)은, 색채측정기(120)로 지향된다. 색채측정기(120)는 제2 삼자극 값(XYZ)을 생성한다. 색채측정기(120)는 색차계, 광전 3-필터 색채측정기, 스펙트럼 광도계, 분광기 등일 수 있다. 샘플(300) 상의 스팟 내 다수의 위치로부터 광(331)이 방출된다. 색채측정기(120)는 공간 해상도 없이 제2 삼자극 값을 생성한다.

제2 삼자극 값은 또한 제어기(210)로 전달된다. 제어기(210)는 색채측정기(120)에 입력된 광(331)을 방출하는 스팟 내 위치에 대한 제1 삼자극 값의 서브셋을 제2 삼자극 값과 비교하여 삼자극 보정 값을 유도한다. 제어기(210)는 유도된 삼자극 보정 값을 제1 삼자극 값의 전체 맵에 적용하여 보정된 삼자극 값의 맵을 생성한다.

보정된 삼자극 값의 맵의 개별 X, Y, 및 Z 맵은 이후 디스플레이(220)를 통해 출력되어 컬러 균일성과 여러 유형의 결함(라인 결함, 픽셀 결함, 블랙 무라(black Mura),황색 무라(yellow Mura)등)이 평가될 수 있다. 이러한 결함은 또한 제어기(210)에 대응하여 이미지 처리 프로그래밍을 수행하는 것에 의해 자동화된 방식으로 검출될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 유닛의 계략적인 단면도이고, 도 3은 그 색채측정 장치의 촬상 영역의 평면도를 도시한다.

도 2를 참조하면, 측정 유닛(100)은 2개의 카메라(110, 120)와 색채측정기(130)를 포함하며 이 색채측정기는 분광기이다. 카메라(110, 120)는 RGB 컬러 값의 2차원 맵인 RGB 이미지를 생성한다. 샘플(300)은 LCD 디스플레이, 또는 OLED 디스플레이, 또는 임의의 다른 유형의 매트릭스 디스플레이일 수 있다.

전술한 바와 같이, 측정 유닛(100)은 샘플(300)에 의해 방출되는 광으로부터, 카메라(110, 120)를 통해 RGB 컬러 값과 색채측정기(120)를 통해 삼자극 값(XYZ)의 맵을 동시에 측정할 수 있다. 샘플(300)의 임의의 지점으로부터 방출되는 광은 제1 카메라(110) 및 제2 카메라(120) 모두에 입사하고, 제1 카메라(110) 및 제2 카메라(120)는 각각 샘플에 대한 RGB 컬러 값의 맵을 생성한다.

카메라(110, 120) 각각의 렌즈(111, 121)는 촬상면(301)의 각각의 영역(314, 324)으로부터 방출된 광을 각각의 센서 어레이에 집광시킨다. 각 렌즈의 광축(311, 321)은 서로 평행할 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며, 각 렌즈의 광축(311, 321)은 서로 평행하지 않을 수 있다. 예를 들어, 두 광축은 카메라(110, 120)의 렌즈(111, 121)로부터 소정의 거리로 떨어져 있는 촬상면에서 서로 교차할 수 있다. 카메라(110, 120)는 각각의 촬상 범위(314, 324)를 갖는다. 따라서, 테스트할 샘플은 두 촬상 범위(314, 324)가 중첩되는 샘플 영역(330)에 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 촬상면(301)은 그 기울기에 의해 발생하는 이미지 왜곡을 방지하기 위해 광축(311, 321)과 수직하는 것이 바람직하다.

촬상면의 제1 지점(315) 및 제2 지점(325)에서 수직으로 방출된 광이 각각의 렌즈(111, 121)에 입사한다. 따라서, 제1 지점(315) 및 제2 지점(325) 사이의 거리는 두 렌즈(111, 121) 사이의 거리와 같다.

분광기(130)의 렌즈(131)는 두 카메라(110, 120)의 렌즈(111, 121) 사이에, 보다 구체적이는, 그 중앙에 배치된다. 분광기(130)의 렌즈(131)의 광축은 두 카메라(110, 120)의 렌즈(111, 121)의 광축과 평행할 수 있다. 따라서, 분광기(120)의 렌즈(131)는 촬상면(301)의 소정의 스팟, 보다 구체적으로는, 샘플 영역(330)의 중앙에 위치한 스팟으로부터 방출된 광을 집광시킨다. 샘플 영역(330)의 중점(335)은 제1 지점(315) 및 제2 지점(325)의 중심에 위치한다.

분광기(130)는 시준 미러, 분산 소자(격자), 집광 미러 및 검출기 어레이를 포함할 수 있다. 분광기(130)는 프로세서 유닛과 메모리 회로를 더 포함할 수 있다. 메모리 회로는, 프로세서 유닛에 의해 실행될 때, 분광기(130)로 하여금 본 발명의 실시예에 따른 동작을 수행하게 하는 명령을 저장할 수 있다. 예를 들어, 프로세서 유닛은 측정된 광학 스펙트럼으로부터 삼자극 값(XYZ)을 계산하고, 제어기(210) 와 통신할 수 있다.

카메라(110, 120)는 프로세서 유닛과 메모리 회로를 포함할 수 있다. 메모리 회로는, 프로세서 유닛에 의해 실행될 때, 색채 측정 장치로 하여금 본 발명의 실시예에 따른 동작을 수행하게 하는 명령을 저장할 수 있다. 예를 들어, 프로세서 유닛은 제어기(210와 통신하여 본 발명에 따른 처리를 위해 측정된 RGB 컬러 값의 맵을 전달할 수 있다.

도 4 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 RGB 컬러 값의 2차원 맵의 처리 과정을 도시한다.

도 4는 제1 카메라(110)에 의해 촬상된 이미지(310)와 제2 카메라(120)에 의해 촬상된 이미지(320)를 도시하고, 도 5는 보정 후의 각 이미지(310, 320)를 도시한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 각각의 이미지(310, 320)에 샘플의 이미지(341, 351)가 포함된다. 그러나, 렌즈의 구조로 인해, 촬상면(301)의 이미지가 그대로 카메라의 센서 어레이에 결상되지 않고 왜곡된다(예를 들어, 술통형 왜곡, 바늘꽃이형 왜곡). 또한, 샘플의 이미지(341, 351)는 촬상된 이미지(310, 320)의 중심에서 서로 반대방향으로 치우쳐 있다. 따라서, 샘플의 이미지(341, 351)는 서로 다르게 왜곡된 형태를 갖는다.

따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 제어기(210, 또는 각 카메라(110, 120)의 프로세서 유닛)는, 샘플의 이미지를 추출하기 전에 (또는 샘플의 이미지를 추출한 후에) 촬상된 이미지(310, 320)를 (또는 추출된 샘플의 이미지를) 보정하여, 샘플의 이미지(342, 252)를 서로 동일한 형태로 보정할 수 있다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 샘플의 이미지(342, 352)는 서로 다른 RGB 값 분포를 갖는다. 예를 들어, 제1 카메라에 의해 촬상된 이미지(310)에서 샘플의 이미지(342)는 중점(335)의 왼쪽의 제1 지점(315)이 가장 밝고, 제2 카메라에 의해 촬상된 이미지(320)에서 샘플의 이미지(352)는 중점(335)의 오른쪽의 제2 지점(325)이 가장 밝다. 일반적으로, 어느 지점에서의 시야각(어느 지점에서 촬상면에 수직한 선과 그 지점에서 렌즈로 지향하는 광 사이의 각)이 커질수록 화질의 왜곡이 커진다.

샘플의 이미지(342, 352)의 임의의 지점의 시야각은 촬상된 이미지(310, 320)의 중심(315, 325)에서 그 지점까지의 거리에 따라 결정될 수 있다. 임의의 지점의 시야각이 결정되면 렌즈와 촬상면까지의 거리 D도 구할 수 있다. 예를 들어, 샘플의 이미지(342)에서 중점(335)의 시야각이 θ이면, 거리 D는 d/tanθ(d는 촬상면(301)의 제1 지점(315)에서 중점(335)까지의 거리 또는 두 광축(311, 331) 사이의 거리)이다.

도 6은 카메라(110, 120)에 의해 촬상된 이미지(310, 320)에서 각각 추출된 샘플 이미지(342, 252)를 도시한다. 두 샘플 이미지(342, 352)는 샘플(300)의 각 위치에 대한 각각의 RGB 컬러 값의 맵이다. RGB 컬러 값의 맵(342, 352)은 샘플(300)의 각 위치에 대한 시야각 값을 포함할 수 있다. 또는 RGB 컬러 값의 맵(342, 352)은 시야각이 0인 지점(즉 제1 지점 또는 제2 지점)에 관한 값을 포함하고, 그 지점으로부터 샘플 이미지(342, 352)의 각 위치의 거리에 따라 샘플 이미지(342, 352)의 임의의 지점의 시야각이 계산될 수 있다.

따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 샘플의 임의의 지점에 대해, 각각 RGB 컬러 값 및 시야각 값을 갖는 두개의 맵이 생성된다.

도 7 및 도 8은 카메라(110, 120)에 의해 생성된 두개의 RGB 컬러 값의 맵을 합성하여 생성된 맵(또는 샘플의 이미지)이다.

도 7은 두 이미지(342, 352)의 서로 대응하는 각각의 RGB 컬러 값(즉, 샘플(300)의 동일한 위치에 대한 RGB 컬러 값)을 평균하여 합성한 이미지이다. 도시된 바와 같이, 도 7의 이미지에는 시야각에 따른 화질의 편차가 존재한다.

도 8은 시야각에 따른 화질 편차를 보상한 이미지이다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 샘플의 임의의 지점에 대해, 각각 RGB 컬러 값 및 시야각 값을 갖는 두개의 맵이 생성된다. 따라서, 샘플의 임의의 지점에 대해, 제1 시야각에서의 RGB 컬러 값 및 제2 시야각에서의 RGB 컬러 값이 생성된다. 따라서, 샘플의 임의의 지점에 대해, 시야각 차이에 따라 발생한 RGB 컬러 값의 편차가 계산될 수 있다.

예를 들어, 두 RGB 컬러 값의 맵(342, 352)으로부터 어느 일 지점에 대해, 시야각 θ, R 값, G 값, B 값의 두 세트((θ₁, R₁, G₁, B₁), (θ₂, R₂, G₂, B₂))가 추출된다. 두 세트의 값들을 기초로, 시야각에 의한 편차가 제거된 RGB 컬러 값이 예측될 수 있다. 즉, 샘플의 모든 지점에 대해, θ=0인 경우의 RGB 컬러 값이 계산된다.

예를 들어, θ 값과 R 값의 관계 함수가 선형적이라고 가정하면, θ 및 R은 하기 식을 만족한다. a 및 b는 (θ₁, R₁)_,(θ₂, R₂) 값으로 유도될 수 있다.

a* θ+b*R=1 (1)

a 및 b는 (θ₁, R₁)_,(θ₂, R₂) 값으로 유도될 수 있고, 따라서 θ=0인 경우의 R 값을 계산할 수 있다. RGB 컬러 값의 예측에는 다양한 관계 함수들이 사용될 수 있다. 예를 들어, θ 값과 R 값의 관계 함수가 2차 이상의 고차 함수 일수 있다. 고차 함수의 각각의 계수는 테스트된 샘플들의 복수의 위치에 대한 (θ, R, G, B) 세트를 이용하여 최적화될 수 있다.

RGB 컬러 값의 예측하기 위해 각각의 RGB 컬러 값에 대해 서로 다른 가중치들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 시야각 편차가 보상된 R 값은 하기 식과 같이 결정될 수 있고(G 및 B 값도 동일하게 결정될 수 있다), 계수(가중치) a 및 b는 θ₁ 및 θ₂ 값에 의존한다. 예를 들어, 시야각 θ₁이 θ₂ 보다 작다면, 보다 작은 시야각 θ₁의 R₁ 값이 보다 많이 반영될 수 있도록, 그에 대응하는 가중치 a가 다른 가중치 b보다 클 수 있다.

R=a*R₁+b*R₂ (2)

계산된 RGB 컬러 값의 맵(370)은 전술한 바와 같이 XYZ 삼자극 값의 맵으로 변환되고, 분광기에 의해 측정된 XYZ 삼자극 값으로 보정된다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 색채측정 방법의 흐름도이다.

제1 카메라(110), 제2 카메라(120), 색채측정기(130)가 샘플(300)로부터 광을 수신하여, 각각 RGB 값의 제1 2D(2차원) 맵, RGB 컬러 값의 제2 2D맵 및 제1 삼자극 값을 생성한다(S100).

보다 구체적으로, 제1 카메라(110)가 촬상면(301) 상의 샘플(300)을 촬상하여 제1 이미지(RGB 값의 제1 2D맵, 310)를 생성한다(S110).

이와 병렬적으로, 제1 카메라(110)와 이격되어 배치된 제2 카메라가, 제1 카메라(110)와 동시에 또는 시차를 두고 샘플(300)을 촬상하여 제2 이미지(RGB 컬러 값의 제2 2D맵, 320)을 생성한다(S120).

이와 병렬적으로, 제1 카메라(110) 및 제2 카메라(120) 사이에 배치된 색채 측정기(130)가 샘플(300)의 중심 부근의 스팟에서 방출된 광을 수신하여, 제1 삼자극 값을 생성한다(S100).

다음으로, 제어기(210) 또는 각 카메라(110, 120)에 배치된 프로세서 유닛은, 제1 이미지(310) 및 제2 이미지(320)로부터 서로 대응하는 샘플(300)의 이미지를 추출한다(S200).

보다 구체적으로, 제어기(210) 또는 각 카메라(110, 120)에 배치된 프로세서 유닛은, 각 카메라(110, 120)에 의해 캡쳐된 각각의 이미지(310, 320)에 발생한 시야각 차이에 의한 형상 왜곡을 보정한다(S210).

제어기(210) 또는 각 카메라(110, 120)에 배치된 프로세서 유닛은 보정된 각각의 이미지(310, 320)에서 샘플(300)에 대응하는 이미지(342, 352), 즉 제1 2D맵(342) 및 제2 2D맵(352)을 각각 생성한다. 다시 말하면, 제어기(210) 또는 각 카메라(110, 120)에 배치된 프로세서 유닛은 전체 이미지(310, 320)에서 샘플(300)의 이미지(342, 352)를 추출한다. 제1 2D맵(342) 및 제2 2D맵(352)은 각각 시야각 정보를 포함한다(S220).

제어기(210)는, 제1 2D맵(342) 및 제2 2D맵(352)을 합성하여 제3 RGB 컬러 값의 제3 2D맵(360, 370)을 생성한다(S300).

보다 구체적으로, 제어기(210)는, 각각의 위치에 대해 제1 2D맵(342)의 제1 RGB 컬러 값과 제1 시야각 및 제2 2D맵(352)의 제2 RGB 컬러 값 및 제2 시야각에 기초하여 시야각에 따른 RGB 컬러 값의 편차를 계산한다(S310).

제어기(210)는, 이와 같이 계산된 편차에 기초하여 제1 RGB 컬러 값 및/또는 제2 RGB 컬러 값을 보상하여 제3 RGB 컬러 값을 생성한다(S320).

제어기(210)는, 제1 삼자극 값에 기초하여 합성된 제3 RGB 컬러 값을 제2 삼자극 값으로 변환하여 제2 삼자극 값의 제4 2D맵을 생성한다(S400).

보다 구체적으로, 제어기(210)는 단계 S320에서 생성된 제3 RGB 컬러 값을 각각 소정의 변환 매트릭스에 따라 제3 삼자극 값으로 변환하여 제3 RGB 컬러 값 전체에 대한 제3 삼자극 값의 제5 2D맵을 생성한다(S410).

제어기(210)는 제1 삼자극 값을 제3 삼자극 값의 적어도 일부(샘플(300)의 중심 부근의 스팟에 대응하는 제3 삼자극 값)와 비교하여 삼자극 보정 값을 유도한다(S420).

제어기(210)는 삼자극 보정 값을 제5 2D맵의 제3 삼자극 값 모두에 각각 적용하여 제2 삼자극 값의 제4 2D맵을 생성한다(S430).

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 색채측정 장치의 카메라의 블록도이다.

본 실시예에 따른 색채측정 장치의 카메라(150)는 서로 이격 배치된 두개의 렌즈(111, 121), 하나의 센서 어레이(151) 및 광 경로 전환부(151 내지 154)를 포함한다. 각각의 렌즈(111, 121)는 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 바와 같다. 광 경로 전환부(151, 154)는 각각의 렌즈(111, 121)에 입사된 광을 하나의 센서 어레이(151)로 지향시킨다. 광 경로 전환부(151, 154)는 광을 반사하는 미러일 수 있다. 따라서, 카메라(150)은 렌즈(111)를 통해 입사된 광을 수신하여 제1 이미지(310)를 생성하고, 이와 시차를 두고, 렌즈(121)를 통해 입사된 광을 수신하여 제2 이미지(320)를 생성할 수 있다.

도 11 내지 도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 샘플 측에서 바라본 측정 유닛의 개략도를 도시한다. 도 11은 도 2에 설명한 실시예에 대응한다.

도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 유닛(100)은 4개의 카메라(및/또는 4개의 카메라 렌즈(111, 121, 161, 162))를 포함한다. 따라서, 샘플(300)의 일 지점에 대해 서로 다른 시야각의 RGB 컬러 값이 4개 생성된다. 따라서, 시야각에 따른 화질 편차를 보다 신뢰성 있게 보상할 수 있다. 이와 달리, 하나의 카메라로 그 위치를 변경해가며 샘플(300)을 촬상함으로써 샘플(300)의 일 지점에 대해 서로 다른 시야각의 RGB 컬러 값이 생성될 수도 있다.

도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 유닛은 분광기(130)와 색차계(163)를 포함한다. 따라서, 샘플(300)의 XYZ 삼자극치를 보다 신뢰성 있게 측정할 수 있다.

이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 일 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

100: 측정 유닛
110, 120: 카메라 130: 색채측정기
200: 처리 유닛
210: 제어기 220: 디스플레이
300: 샘플

Claims

샘플의 복수의 위치로부터 방출되는 광을 수신하여 제1 RGB 값의 제1 2D맵을 생성하는 제1 카메라;
상기 제1 카메라와 이격되어 배치되고, 상기 복수의 위치로부터 방출되는 광을 수신하여 제2 RGB 값의 제2 2D맵을 생성하는 제2 카메라;
상기 복수의 위치 중 적어도 일부의 위치로부터 방출되는 광을 수신하여 제1 삼자극 값을 생성하는 색채측정기; 및
상기 제1 2D맵 및 제2 2D맵에 기초하여 제3 RGB 값의 제3 2D맵을 생성하고, 상기 제1 삼자극 값에 기초하여 상기 제3 RGB 값을 제2 삼자극 값으로 변환하여 제2 삼자극 값의 제4 2D맵을 생성하는 제어기를 포함하고,
상기 제어기는, 각각의 상기 위치에 대응하는 상기 제1 RGB 값 및 상기 제2 RGB 값에 각각의 가중치를 적용하여 상기 제3 RGB 값을 유도하고,
상기 각각의 가중치는 상기 제1 RGB 값에 대응하는 제1 시야각 값 및 상기 제2 RGB 값에 대응하는 제2 시야각 값에 기초하여 결정되며,
상기 각각의 가중치 중 상기 제1 시야각 및 상기 제2 시야각 중 큰 시야각에 대응하는 가중치가 다른 가중치보다 작은, 색채측정 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제어기는,
상기 제3 RGB 값을 제3 삼자극 값으로 변환하여 제3 삼자극 값의 제5 2D맵을 생성하고,
상기 제1 삼자극 값을 상기 제3 삼자극 값의 적어도 일부와 비교하여 삼자극 보정 값을 유도하고, 상기 삼자극 보정 값을 상기 제3 삼자극 값에 적용하여 상기 제2 삼자극 값의 상기 제4 2D맵을 생성하는, 색채측정 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제어기는 상기 제1 카메라 및 제2 카메라에 의해 촬상된 각각의 이미지에 발생한 시야각 차이에 의한 형상 왜곡을 보정하는, 색채측정 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제어기는 상기 제1 카메라 및 제2 카메라에 의해 촬상된 각각의 이미지에서 상기 샘플에 대응하는 상기 제1 2D맵 및 상기 제2 2D맵을 생성하는, 색채측정 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제어기는, 각각의 상기 위치에 대응하는 상기 제1 RGB 값과 상기 제1 시야각, 및 상기 제2 RGB 값과 상기 제2 시야각에 기초하여 시야각에 따른 RGB 값의 편차를 계산하고, 계산된 상기 편차로 제1 RGB 값 및 제2 RGB 값을 보상하여 상기 제3 RGB 값을 생성하는, 색채측정 장치.
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제 1 항에 있어서,
상기 제1 카메라 및 상기 제2 카메라는 각각 렌즈를 포함하고, 각각의 렌즈의 광 축은 서로 평행한, 색채측정 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 카메라 및 상기 제2 카메라는 각각 렌즈를 포함하고, 각각의 렌즈의 광 축은 서로 평행하지 않는, 색채측정 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 색채측정기는 렌즈를 포함하고, 상기 색채측정기의 렌즈는 상기 제1 카메라의 렌즈 및 상기 제2 카메라의 렌즈 사이에 배치된, 색채측정 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 색채측정기의 렌즈는 상기 제1 카메라의 렌즈 및 상기 제2 카메라의 렌즈 사이의 중심에 배치된, 색채측정 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 색채측정 장치는, 3개 이상의 카메라를 포함하는, 색채측정 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 색채측정기는 분광기를 포함하는, 색채측정 장치.
제 14 항에 있어서,
상기 색채측정기는 색차계를 더 포함하는, 색채측정 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 카메라 및 상기 제2 카메라는 하나의 이미지 센서를 공유하고,
상기 제1 카메라 및 상기 제2 카메라는 각각 렌즈 및 상기 렌즈에 집광된 광을 상기 이미지 센서로 지향시키는 광 경로 전환부를 포함하는, 색채측정 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제4 2D맵을 표시하는 표시부를 더 포함하는, 색채측정 장치.
제1 카메라에 의해, 샘플의 복수의 위치로부터 방출되는 광을 수신하여 제1 RGB 값의 제1 2D맵을 생성하는 단계;
상기 제1 카메라와 이격되어 배치된 제2 카메라에 의해, 상기 복수의 위치로부터 방출되는 광을 수신하여 제2 RGB 값의 제2 2D맵을 생성하는 단계;
색채측정기에 의해, 상기 복수의 위치 중 적어도 일부의 위치로부터 방출되는 광을 수신하여 제1 삼자극 값을 생성하는 단계;
제어기에 의해, 상기 제1 2D맵 및 제2 2D맵을 합성하여 제3 RGB 값의 제3 2D맵을 생성하는 단계; 및
상기 제어기에 의해, 상기 제1 삼자극 값에 기초하여 상기 제3 RGB 값을 제2 삼자극 값으로 변환하여 제2 삼자극 값의 제4 2D맵을 생성하는 단계를 포함하고,
상기 제3 RGB 값은, 각각의 상기 위치에 대응하는 상기 제1 RGB 값 및 상기 제2 RGB 값에 각각의 가중치를 적용하여 유도되고,
상기 각각의 가중치는 상기 제1 RGB 값에 대응하는 제1 시야각 값 및 상기 제2 RGB 값에 대응하는 제2 시야각 값에 기초하여 결정되며,
상기 각각의 가중치 중 상기 제1 시야각 및 상기 제2 시야각 중 큰 시야각에 대응하는 가중치가 다른 가중치보다 작은, 색채측정 방법.
제 18 항에 있어서,
상기 제4 2D맵을 생성하는 단계는,
상기 제3 RGB 값을 제3 삼자극 값으로 변환하여 제3 삼자극 값의 제5 2D맵을 생성하는 단계;
상기 제1 삼자극 값을 상기 제3 삼자극 값의 적어도 일부와 비교하여 삼자극 보정 값을 유도하는 단계; 및
상기 삼자극 보정 값을 상기 제3 삼자극 값에 적용하여 상기 제2 삼자극 값의 상기 제4 2D맵을 생성하는 단계;를 포함하는, 색채측정 방법.
제 18 항에 있어서,
상기 제어기에 의해, 상기 제1 카메라 및 제2 카메라에 의해 촬상된 각각의 이미지에 발생한 시야각 차이에 의한 형상 왜곡을 보정하는 단계를 더 포함하는, 색채측정 방법.
제 18 항에 있어서,
상기 제1 2D맵을 생성하는 단계 및 상기 제2 2D맵을 생성하는 단계는 각각 상기 제1 카메라 및 제2 카메라에 의해 촬상된 각각의 이미지에서 상기 샘플에 대응하는 상기 제1 2D맵 및 상기 제2 2D맵을 생성하는, 색채측정 방법.
제 18 항에 있어서,
상기 제3 2D맵을 생성하는 단계는, 각각의 상기 위치에 대응하는 상기 제1 RGB 값과 그에 대응하는 제1 시야각, 및 상기 제2 RGB 값 및 그에 대응하는 제2 시야각에 기초하여 시야각에 따른 RGB 값의 편차를 계산하는 단계; 및
계산된 상기 편차로 제1 RGB 값 및/또는 제2 RGB 값을 보상하여 상기 제3 RGB 값을 생성하는 단계를 포함하는, 색채측정 방법.