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KR20120125399A - 화상 기록 및/또는 재생 장치의 제작을 위한 방법 및 그 방법에 의해 얻은 장치 - Google Patents

화상 기록 및/또는 재생 장치의 제작을 위한 방법 및 그 방법에 의해 얻은 장치 Download PDF

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KR20120125399A
KR20120125399A KR1020127025728A KR20127025728A KR20120125399A KR 20120125399 A KR20120125399 A KR 20120125399A KR 1020127025728 A KR1020127025728 A KR 1020127025728A KR 20127025728 A KR20127025728 A KR 20127025728A KR 20120125399 A KR20120125399 A KR 20120125399A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
image
image processing
processing means
optical system
digital image
Prior art date
Application number
KR1020127025728A
Other languages
English (en)
Inventor
프레데릭 귀샤르
브뤼노 리에즈
제롬 므니에르
Original Assignee
디엑스오 랩스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 디엑스오 랩스 filed Critical 디엑스오 랩스
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Abstract

본 발명은 광 화상 기록 및/또는 재생 시스템(22, 22'), 화상 센서(24) 및/또는 발생기(24') 및/또는 동기 시스템(26)을 포함하는 화상 기록 및/또는 재생 장치(20)의 제작 방법에 관한 것으로, 상기 화상은 개선을 위해 디지털 화상 처리 수단(28, 28')에 의해 처리된다. 이 방법에 따라, 광학계 및/또는 센서 및/또는 화상 발생기 및/또는 동기 시스템의 파라미터는 디지털 화상 처리 수단의 용량으로부터 결정되거나 선택된다. 그러므로, 제작 비용은 최소화되고/되거나, 화상 기록 및/또는 재생 장치의 제작은 최적화된다.

Description

화상 기록 및/또는 재생 장치의 제작을 위한 방법 및 그 방법에 의해 얻은 장치{METHOD FOR PRODUCTION OF AN IMAGE RECORDING AND/OR REPRODUCTION DEVICE AND DEVICE OBTAINED BY SAID METHOD}
본 발명은 광 화상 기록 및/또는 재생 시스템, 화상 센서 및/또는 발생기 및/또는 동기 시스템을 포함하는 화상 기록 및/또는 재생 장치의 제작을 위한 방법에 관한 것으로, 상기 화상은 개선을 위해 디지털 화상 처리 수단에 의해 처리된다.
본 발명은 특히 화상 기록 및/또는 재생 장치의 광학계의 애퍼추어를 최적화하는 것을 목표로 한다.
본 발명은 또한 그러한 제작 방법에 의해 얻은 장치에 관한 것이다.
디지털 또는 은함유 카메라, 비디오 프로젝터 또는 화상 프로젝터와 같은 그러한 화상 기록 및/또는 재생 장치의 설계 또는 제작을 위한 공지된 기술은 장치, 특히 비주얼리제이션 또는 프로젝션을 위한 광 화상 시스템, 화상 레코더 또는 발생기 및 동기 시스템의 재료 요소들의 성질을 초기에 선택하는 것으로 이루어져 있다. 그 후, 필요한 경우에, 장치의 재료 요소들 중의 최소한 한 요소의 결함을 보정하기 위해 화상을 디지털로 처리하기 위한 수단이 준비된다.
특히, 장치의 광학계을 설계하기 위해, 제1 단계는 기술 명세의 스케쥴을 설정하는 것인데, 말하자면 부피(bulk), 초점 범위, 애퍼추어 범위, 시계 화상(field image), 스폿 크기 또는 MTF(modulation transfer function; 변조 전달 함수) 값으로 표현된 성능, 및 비용이 명시된다. 이러한 기술 명세의 스케쥴로부터, 한 유형의 광학계가 선택되고, "Zemax" 툴과 같은 광 계산의 소프트웨어 툴을 사용하여, 명세의 스케쥴에 가장 잘 상응하는 이 시스템의 파라미터들이 선택된다. 광학계의 이러한 정의는 상호작용식으로 행해진다. 일반적으로, 광학계는 최상의 중심 화상 품질을 나타내는 방식으로 설계되고, 일반적으로 화상 가장자리의 품질은 열등한 품질로 된다.
더욱이, 보통의 기술에서는 광학계가 다른 광학계와 비교될 수 있게 하기 위해, 왜곡, 비네팅(vignetting) 및 블러(blur)의 결정된 레벨을 얻는 것과 같은 방식으로 광학계가 설계되게 되어 있다.
게다가, 디지털 사진 장치의 경우, 센서의 특성, 즉, 픽셀 품질, 픽셀 면적, 픽셀의 수, 마이크로렌즈 매트릭스, 반-에일리어싱(anti-aliasing) 필터, 픽셀의 기하학적 형태 및 픽셀의 배치가 또한 선택된다.
보통의 기술은 장치 및 특히 화상 처리 시스템의 다른 구성요소에 관계없이 화상 기록 장치의 센서를 선택하는 것으로 이루어져 있다.
화상 센서 또는 발생 장치는 또한 노출 시스템 및/또는 포커싱 시스템 "오토포커스(autofocus)"와 같은 하나 또는 몇 개의 동기 시스템을 보통 포함한다.
그로 인해, 애퍼추어 및 노출 시간을 제어하고, 어쩌면 센서 이득도 제어하는 노출 시스템을 지정하기 위해, 측정 수단이 결정되는데, 특히 노출이 측정될 화상 구역들뿐만 아니라 각 구역의 영향받은 웨이트(weight)가 결정된다.
포커싱 시스템의 경우, 포커싱할 때 사용될 화상 구역의 수 및 위치가 결정된다. 세팅이 또한 지정되는데, 예를 들어 모터 속도 세팅이 지정된다.
모든 경우에, 이들 명세는 화상 처리의 디지털 수단의 존재에 상관없이 적용된다.
본 발명은, 장치의 설계 및 제작을 위한 이들 종래의 기술은 화상을 디지털로 처리하는 수단에 의해 제공된 가능성들에서 충분한 이점이 얻어질 수 있게 할 수 없다는 관찰에서 비롯된 것이다.
그로 인해, 본 발명은 일반적으로 광 화상 기록 및/또는 재생 시스템, 화상 센서 및/또는 발생기 및/또는 동기 시스템을 포함하는 화상 기록 및/또는 재생 장치의 제작을 위한 방법에 관한 것으로, 상기 화상은 개선을 위해 디지털 화상 처리 수단에 의해 처리된다.
이 방법에서, 광학계 및/또는 화상 발생기 및/또는 동기 시스템의 파라미터는 디지털 화상 처리 수단의 용량으로부터 결정되거나 선택된다. 그러므로, 제작 비용은 최소화되고/되거나, 화상 기록 및/또는 재생 장치의 제작은 최적화된다.
그외 다른 수차의 보정을 위한 광학계의 왜곡 특성의 의도적인 저하는 이미 공지되어 있는데, 이 왜곡은 디지털 화상 처리를 위한 시스템을 사용하여 보정된다는 것을 알기 바란다. 왜곡의 제약을 완화시키는 그러한 광학계로, 더 적은 수의 표면이 준비되므로, 비용이 절감될 수 있다. 대안적으로, 총 비용을 증가시키지 않고 성능이 증가될 수 있다. 마찬가지로, 더 넓은 각을 가진 시스템을 얻을 수 있다.
그러나, 현재의 기술은 특히 -화상 기록 또는 재생 장치의 광학계의 애퍼추어의 최적화-와 같은 본 발명에 의해 해결될 수 있는 여러가지 문제들에 대한 만족스러운 해결책을 증명하지도 못하고 제안하지도 못한다. 용어 "최적화"는 전형적인 장치와 관련하여, 비용을 증가시키지 않고 애퍼추어를 증가시키는 것, 또는 장치의 비용을 절감하면서 수용가능한 애퍼추어를 유지하는 것 또는 일반적으로, 애퍼추어 파라미터, 비용 및 성능의 선택의 선택을 제공하는 것을 나타내는 말이다.
본원은 종래에 비해 개선된 화상 처리 장치의 제작 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
그로 인해, 이들 실시양상 중의 제1 실시양상에 따르면, 본 발명은 광 화상 기록 및/또는 재생 시스템, 화상 센서 및/또는 발생기 및/또는 동기 시스템을 포함하는 화상 기록 및/또는 재생 장치의 제작 방법에 관한 것으로, 상기 화상은 개선을 위해 디지털 화상 처리 수단에 의해 처리되는데,
이 방법은 디지털 화상 처리 수단이 블러, 화상의 시계(field) 내의 위치에 따른 가변 블러, 시계 심도, 화상의 시계 내의 위치에 따른 가변 심도 및 비네팅을 포함하는 그룹에 포함된 특성들 중의 최소한 하나를 보정하기 위해 그 자신의 보정 수단을 포함하도록 되어 있고,
이 방법은 보정 수단을 고려하기 위해, 특히 고정된 초점 길이에서, 광학계의 애퍼추어가 최적화되도록 되어 있다.
한 실시예에서, 이 방법은 디지털 화상 처리 수단이 공지된 방식으로 왜곡 보정 수단을 더 포함하도록 되어 있다.
일반적으로, 본 발명에 따른 방법이 왜곡 보정 수단을 요구할지라도, 그것은 왜곡의 보정 이외에 디지털 화상 처리 수단의 용량에 기초하여 광 화상 기록 및/또는 재생 시스템 및/또는 동기 시스템의 최소한 하나의 파라미터가 결정되거나 선택되는 장치의 제작에 관한 것이라는 것을 알기 바란다.
블러 및 비네팅 보정의 수단이 준비되는 한 실시예에서, 전형적인 옵틱과 관련하여, 비네팅 및 중심 선명도는 전체적인 품질 일관성 면에서 우수한 애퍼추어를 얻기 위해 저하된다.
이와 함께 설명된 본 발명의 제1 실시양상과 관계없이 사용될 수 있는 한 실시예에서, 광학계는 가변 초점 길이로 되고, 더구나 이 방법은 다음과 같이 된다:
디지털 화상 처리 수단은 가로 색수차 및/또는 블러, 및/또는 비네팅, 및/또는 노이즈 및/또는 시차 보상의 보정을 위한 수단을 포함하고,
광학계의 최소한 하나의 파라미터는 다음 파라미터를 포함하는 그룹에서 디지털 화상 처리 수단을 고려하여 결정되거나 선택되는데:
상기 파라미터는 광학계의 광 소자의 수, 광학계의 광 소자를 구성하는 재료의 성질, 광학계의 재료의 비용, 광 표면의 처리, 광학계의 재료의 색, 조립 허용오차, 초점 거리에 따른 시차의 값 및 포커싱 특성을 포함한다.
이와 함께 설명된 다른 실시양상과 관계없이 이용될 수 있는 본 발명의 또 다른 실시양상에 따르면, 본 발명은 광 화상 기록 및/또는 재생 시스템, 화상 센서 및/또는 발생기 및/또는 동기 시스템을 포함하는 화상 기록 및/또는 재생 장치의 실시예의 상기 방법에 관한 것으로, 상기 화상은 개선을 위해 디지털 화상 처리 수단에 의해 처리되는데,
이 방법은 디지털 화상 처리 수단의 용량으로부터 화상 센서 및/또는 발생기 및/또는 동기 시스템의 최소한 하나의 파라미터가 결정되거나 선택된다.
정의
이용된 여러가지 용어의 의미는 이것에 의해 다음과 같이 정의된다:
- 화상 기록 장치는, 예를 들어 일회용 카메라, 디지털 카메라, 리플렉스(reflex) 카메라(디지털이거나 아님), 스캐너, 팩스, 내시경, 카메라, 비디오 카메라, 감시 카메라, 게임, 전화에 통합되거나 연결된 카메라 또는 사진 장치, 개인 휴대 기기 또는 컴퓨터, 열 카메라, 초음파 장치, MRI(자기 공명) 이미징 장치, 방사선사진 엑스레이 장치이다.
- 화상 재생 장치는, 예를 들어 스크린, 프로젝터, 텔레비전, 가상 현실 고글 또는 프린터이다.
- 화상 기록 및 재생 장치는, 예를 들어 스캐너/팩스/프린터, 미니 포토 랩(mini photo lab), 영상 회의 장치이다.
- 광 화상 기록 시스템이라는 용어는 센서 상에 화상을 재생할 수 있게 하는 광 수단을 나타내는 말이다.
- 광 화상 재생이라는 용어는 스크린 상에 화상을 형성할 수 있게 하거나, 이미 스크린 상에 있는 화상을 관측자를 위해 재생할 수 있게 하는 광 수단을 나타내는 말이다. 또한, 스크린을 사용하지 않고 화상을 재생할 수 있다.
- 스크린이라는 용어는 화상이 그 위에 형성될 수 있는 모든 물리적 매체를 나타내는 말이다.
- 화상 센서라는 용어는 화상을 캡처 및/또는 기록할 수 있게 하는 기계, 화학 또는 전자 수단을 나타내는 말이다.
- 화상 발생기라는 용어는, 예를 들어 텔레비전 수상기, 수정 결정 스크린, 프린터의 프린팅 수단, 마이크로 미러 프로젝터 수단의 제어 시스템의 회로들을 나타내는 말이다.
- 동기 시스템이라는 용어는 장치의 구성요소 또는 파라미터가 세팅 명령에 따를 수 있게 하는 기계, 화학, 전자 또는 컴퓨터화된 유형의 수단을 나타내는 말이다. 그것은 특히 자동 포커싱 시스템(오토포커스), 자동 화이트 밸런스 제어, 자동 노출 제어, 예를 들어 균일한 화상 품질을 보존하기 위한 광 소자의 제어, 화상 안정화 시스템, 광 및/또는 디지털 줌 팩터 제어 시스템, 또는 포화 제어 시스템 또는 콘트라스트 제어 시스템을 나타낸다.
디지털 화상 처리 수단이라는 용어는, 예를 들어 화상을 변경할 수 있게 하는 소프트웨어 프로그램 및/또는 컴포넌트 및/또는 장비 및/또는 시스템을 나타내는 말이다.
디지털 화상 처리 수단은 다음 예에서와 같이 장치에 완전히 또는 부분적으로 통합될 수 있다:
- 변경된 화상을 생성하는 화상 기록 장치, 예를 들어 화상 처리를 위한 통합된 수단을 갖는 디지털 카메라.
- 변경된 화상을 표시하거나 프린트하는 화상 재생 장치, 예를 들어 화상 처리를 위한 수단을 포함하는 비디오 프로젝터 또는 프린터.
- 그 구성요소들에 있는 결함을 보정하는 혼합 장치, 예를 들어 화상 처리를 위한 수단을 포함하는 스캐너/프린터/팩스.
- 변경된 화상을 생성하는 전문 화상 기록 장치, 예를 들어 화상 처리를 위한 수단을 포함하는 내시경.
디지털 화상 처리 수단이 장치에 통합된 경우에, 실제로 그 장치는 그 자신의 결함을 보정한다.
그러나, 한 세트의 장치, 예를 들어 스캐너와 프린터를 가진 팩스를 사용할 때, 사용자는, 예를 들어 팩스가 또한 자립형 프린터로서 사용될 수 있으면, 장치 세트의 일부만을 사용할 수 있는데; 이 경우에, 화상 처리를 위한 디지털 수단은 그들 자신의 결함을 각각 보정해야 한다.
화상 처리를 위한 디지털 수단은, 예를 들어 다음과 같은 방식으로 컴퓨터에 전체적으로 또는 부분적으로 통합될 수 있다:
- 예를 들어 Windows 또는 Mac OS의 운영 체제에서, 화상 및/또는 시간에 따라 다른 몇가지 상이한 유형의 장치, 예를 들어 스캐너, 카메라, 프린터로부터 발생되거나 또는 그러한 장치에 도달되는 화상의 품질을 자동으로 변경하는 방식. 자동 보정은, 예를 들어 시스템 내로의 화상의 입력 동안에, 또는 사용자가 프린트 요청을 할 때 발생할 수 있다.
- 화상 처리의 한 애플리케이션, 예를 들어 PhotoshopTM에서, 화상 및/또는 시간에 따른 몇가지 상이한 장치, 예를 들어 스캐너, 카메라, 프린터로부터 발생되거나 또는 그러한 장치에 도달되는 화상의 품질을 자동으로 변경하는 방식. 자동 보정은, 예를 들어 사용자가 PhotoshopTM 내의 필터 명령을 활성화시킬 때 발생할 수 있다.
- 사진 현상 장치(예를 들어, "필름 현상(photofinishing)" 또는 "미니랩(Minilab)")에서, 화상 및/또는 시간에 따른 여러가지 상이한 사진 장치, 예를 들어 일회용 장치, 디지털 카메라, 컴팩트 디스크로부터 발생되는 화상의 품질을 자동으로 변경하는 방식. 자동 보정은 통합된 스캐너 및 프린터뿐만 아니라 사진 장치를 고려할 수 있고, 프린팅 동작이 구현되는 순간에 발생할 수 있다.
- 서버 상에서, 예를 들어 인터넷 상에서, 화상 및/또는 시간에 따른 여러가지 상이한 사진 장치, 예를 들어 일회용 장치, 디지털 카메라, 컴팩트 디스크로부터 발생되는 화상의 품질을 자동으로 변경하는 방식. 자동 보정은 예를 들어 프린터뿐만 아니라 사진 장치를 고려할 수 있고, 화상이 서버 상에 기록되는 순간에, 또는 프린팅 동작이 구현되는 순간에 발생할 수 있다.
디지털 화상 처리 수단이 컴퓨터에 통합되는 경우에, 실제로 디지털 화상 처리 수단은 다수의 장치와 호환가능하고, 장치 세트 내의 최소한 하나의 장치는 한 화상에서 다른 화상으로 변경할 수 있다.
한 실시예에서, 광학계 및/또는 화상 센서 및/또는 발생기, 및/또는 동기 시스템의 성능 레벨은, 특히 평균 성능 레벨은 디지털 화상 처리 수단의 성능과 관련하여 조정된다.
그로 인해, 전체 성능 레벨은 가장 약한 성능 레벨을 나타내는 장치의 부분에 의해 지시되는데, 선험적으로 성능 레벨은 디지털 화상 처리 수단 및 광학계의 용량에 따라 고정되고, 열등한 성능을 갖지만 디지털 화상 처리 수단에 의해 결정된 레벨에 부합할 수 있는 화상 센서 또는 발생기 및/또는 동기 시스템이 선택된다.
장치의 성능은 특히, 장치의 비용, 장치의 크기, 장치가 수신하고 방출할 수 있는 최소 광량, 화상의 품질, 및 옵틱(optic), 센서 및 동기 시스템의 기술적 품질이다. 디지털 화상 처리 수단의 성능은 그 용량 및 그 수단의 한계이다.
한 실시예에 따르면:
- 디지털 화상 처리 수단은 다음과 같은 그룹의 파라미터들 중의 최소한 하나의 파라미터에 작용함으로써 화상의 품질을 개선하는 수단을 포함하는데: 상기 그룹의 파라미터들은 광학계의 기하학적 왜곡, 광학계의 색 수차, 시차(parallax) 보상, 시계 심도, 광학계 및/또는 화상 센서 및/또는 발생기의 비네팅, 광학계 및/또는 화상 센서 및/또는 발생기의 선명도 부족, 노이즈, 무아레(moire) 현상 및/또는 콘트라스트를 포함한다.
- 및/또는, 광학계의 최소한 하나의 결정되거나 선택된 파라미터는 다음 그룹에서 선택되는데: 상기 그룹은 광학계의 광 소자의 수, 광학계의 광 소자를 구성하는 재료의 성질, 광학계의 재료의 비용, 광 표면의 처리, 조립 허용오차, 초점 길이에 따른 시차의 값, 애퍼추어의 특성, 애퍼추어의 메카니즘, 가능한 초점 범위, 포커싱 특성, 포커싱 메카니즘, 반-에일리어싱 필터, 크기, 시계 심도, 초점 길이와 포커싱을 관련짓는 특성, 기하학적 왜곡, 색수차, 편심(decentering), 비네팅, 선명도 특성을 포함한다.
- 및/또는, 화상 센서 및/또는 발생기의 최소한 하나의 결정되거나 선택된 파라미터는 다음 그룹에서 선택되는데: 상기 그룹은 픽셀 품질, 픽셀 면적, 픽셀의 수, 마이크로렌즈 매트릭스, 반-에일리어싱 필터, 픽셀 기하형태, 픽셀의 배치를 포함한다.
- 및/또는, 동기 시스템의 최소한 하나의 결정되거나 선택된 파라미터는 다음 그룹에서 선택되는데: 상기 그룹은 포커싱의 측정, 노출의 측정, 화이트 밸런스의 측정, 포커싱 세팅, 노출 세팅 및 센서 이득 세팅을 포함한다.
디지털 화상 처리 수단의 용량은 예를 들어 다음과 같은 방식으로 정해진다:
- 기하학적 왜곡에 대해, 보정될 수 있는 왜곡의 최대 퍼센트가 지정된다.
- 광학계의 색 수차에 대해, 디지털 화상 처리 수단에 의해 보정될 수 있는 상이한 컬러 스폿들 사이의 픽셀 수의 최대 분산 값이 지정된다.
시차 보상은 디지털 화상 처리 수단에 의해 보정될 수 있는 시차의 최대값이다. 이 값은, 예를 들어 픽셀의 수로 표현된다. 초점 거리가 변할 때, 광 중심의 위치는 변화할 수 있으므로, 시차를 변경시킬 수 있다는 것을 알기 바란다. 시차는 초점 거리가 변할 때 개입되는 광 중심 위치의 변화량이다.
선명도는, Jerome BUZI 및 Frederic GUICHARD에 의해 "uniqueness of Blur Measure"라는 제목으로 "Proceedings of IEEE, International Conference of Image Processing, Singapore 2004"에서 발간된 논문에 설명된 바와 같이, 예를 들어 블러 스폿(blur spot)의 표면의 측정치인 BXU로서 명명된 값으로 측정된다.
단순한 용어로, 광학계의 블러는 예리한 초점의 평면에 놓인 무한하게 작은 점으로부터의, "임펄스 응답(impulsive response)"이라고 하는 화상으로 측정된다. BXU 파라미터는 임펄스 응답의 변화량(말하자면 그것의 평균 표면)이다. 처리 용량은 BXU의 최대값으로 제한될 수 있다.
디지털 화상 처리 수단은, 특히 블러 스폿의 대칭을 고려하기 위해, 선명도 부족의 여러가지 원인의 개별적인 보정을 위해 지정될 수 있다. 예를 들어, 비점수차(astigmatic) 블러 스폿은 수직 대칭의 2개의 축을 나타내는 반면, "콤마(comma)"형 블러 스폿은 단 하나의 수직 축을 나타낸다.
- 시계 심도는 블러 스폿이 그 선정된 크기를 초과하지 않는 가장 가까운 피사체와 가장 먼 피사체 사이의 거리로 정의된다. 시계 심도를 증가시키기 위해, 디지털 화상 처리 수단은 블러 스폿의 크기를 감소시킨다.
비네팅은 화상의 시계 내의 광의 변화량이다. 예를 들어, 화상 내의 최대 허가 비네팅 퍼센트가 지정된다.
노이즈는, 예를 들어 그것의 갭 유형, 그것의 모양, 노이즈 스폿의 크기뿐만 아니라 그것의 색채에서 지정된다.
무아레 현상은 공간 고주파에서 나타난다. 그것들은 반-에일리어싱 필터를 사용하여 보정된다. 디지털 화상 처리 수단은 반-에일리어싱 필터 파라미터에 의해 지정된다.
반-에일리어싱 필터링은 광 또는 디지털 수단에 의해 실행될 수 있다는 것을 알기 바란다.
콘트라스트에 대해, 디지털 화상 처리 수단은 개선될 수 있는 콘트라스트 변화의 진폭의 최소값에 의해 지정된다.
광학계 파라미터에 관하여, 편심은 원근 효과의 보정을 참작한 광학계 성질이라는 것을 기억하기 바란다.
화상 센서 및/또는 발생기에 관하여: 용어 "픽셀의 품질"은 캡처되고/되거나 적당히 재생될 수 있는 컬러 그룹뿐만 아니라, 각 픽셀에 의해 생성된 화상 노이즈와, 감도 및 수율을 나타내는 말이다. 픽셀에 의한 캡처가능 신호의 역학은 또한 그들의 품질 중의 하나를 구성한다.
자동 포커싱을 고려한 동기 시스템의 경우, 포커싱은, 특히 광학계의 이동 소자의 위치를 제어하거나, 또는 변형가능한 광 소자의 기하형태를 제어함으로써, 상이한 방식으로 실행될 수 있다는 것을 알기 바란다.
한 실시예에서, 화상 센서 또는 발생기의 최소한 하나의 파라미터는 노이즈를 감소시키는 수단을 포함하는 디지털 화상 처리 수단을 사용하여 결정되거나 선택되는데, 특히 크기가 결정되거나 선택된다. 그러므로, 센서의 비용을 절감하면서, 주어진 광량에 대해 주어진 노이즈 레벨을 얻을 수 있다.
화상 센서 및/또는 발생 장치의 설계를 위한 전형적인 기술은 광학계 및 센서 또는 발생기를 선택하는 것, 및 그 후 유효한 계산력의 한계 내에서만 노이즈를 감소시키는 것으로 이루어진다.
한 실시예에서, 디지털 화상 처리 수단의 용량을 고려하여, 광학계 및 장치의 특성이 첫 번째로 결정되는데, 특히 크기, 블러, 컬러 특성, 콘트라스트, 노이즈, 세부사항이 결정되고, 두 번째로 광의 특성이 화상 센서 또는 발생기의 특성, 특히 픽셀의 수뿐만 아니라, 화상 처리의 용량을 고려하여 결정된다.
한 실시예에서, 광학계는 양호하게 고정된 초점 길이로 되고, 그 애퍼추어는 특히 화상의 시계 내의 위치에 따라 변하는 블러의 보정을 위한 수단, 및/또는 비네팅을 보정하는 수단 및/또는 왜곡을 보정하는 수단을 포함하는 디지털 화상 처리 수단을 고려하여 최적화된다.
그로 인해, 광학계의 애퍼추어를 최대화할 수 있다. 보정을 위한 수단이 없는 화상 기록 장치와 관련하여, 또한 다음을 사용할 수 있다:
- 특히 더 적은 픽셀을 갖는 덜 민감한 센서, 및 따라서, 부피를 감소시키기 위해 픽셀의 주어진 수가 더 적은 센서,
- 또는 움직임 블러를 감소시키는 더 짧은 노출 시간,
또는 장치의 사용에 관한 한계를 연장하고, 보다 적은 광을 사용하여 동일한 화상 품질을 제공한다.
한 실시예에서, 장치는 특히 포커싱의 제어를 허용하는 동기 시스템을 포함하고, 디지털 화상 처리 수단은 블러의 보정을 위한 수단 및/또는 시계 심도의 보정을 위한 수단을 포함하며, 광학계의 파라미터, 특히 포커싱 거리 및/또는 초점 거리의 화상 평면 함수의 위치는 화상의 선명도가 화상 시계에서 두드러지게 균질하다는 것을 보장하는 방식으로 결정되거나 선택된다.
그로 인해, 최대 선명도는 초점으로서 쓰이는 화상 구역 내에서 디지털 처리 이전에 반드시 구해지는 것은 아니다. 이 경우에, 한 실시예에서, 포커싱 점은 초점으로서 쓰이는 화상으로부터 실제로 독립적인 반면에, 통상적으로, 화상 시계 내에서의 가변 만곡(curving)으로 인해, 포커싱 거리는 포커싱 구역에 따라 변한다.
그로 인해, 포커싱의 측정은 앞으로의 보정을 고려한다. 예를 들어, 측정은 시계 내의 위치, 및 시계 내의 위치의 블러 함수의 보정 레벨을 고려한다. 그러므로, 이러한 방식으로 보정된 측정을 위한 것 이외의 전형적인 장치에서와 같이 블러 측정을 위한 최대 선명도를 얻으려고 시도되지 않는다.
포커싱을 위한 세팅은 또한 보정 용량을 고려한다. 초점 거리 및 공지된 보정 용량에 의존하는 소정 레벨의 블러는 수용가능하고, 최대 선명도는 전형적인 장치에서와 같이 포커싱 동안에 구해지지 않는다.
그러므로, 시계 내에서의 블러의 최대 레벨은 더 낮고, 시계 내에서의 최소 레벨은 전형적인 장치에서보다 더 높아질 수 있고, 화상을 처리하는 수단의 용량에 적응된다.
그러므로, 초점의 변화없이 초점 길이가 변할 때 블러 레벨의 변화량은 전형적인 장치에서보다 더 클 수 있어서, 옵틱의 단순화, 따라서 비용 절감을 허용하는데, 이것은 포커싱의 동기 시스템이 초점 거리를 고려하고, 초점 거리가 변할 때 포커싱을 적응시킬 수 있기 때문이다.
한 실시예에서, 장치는 노출 동기 시스템을 포함하고, 이 동기 시스템의 노출 파라미터는, 예를 들어 보정 후, 노이즈, 콘트라스트 및 블러와 관련하여 주어진 레벨을 얻기 위해, 디지털 화상 처리 수단의 일부인 노이즈 및/또는 콘트라스트 및/또는 움직임 블러의 보정 알고리즘의 보정을 위한 용량을 고려함으로써 결정되거나 선택된다.
노이즈가 보정될 때, 동일한 화상 품질은, 노이즈 보정이 요구되지 않는 상황에 비해 더 높은 감도를 요구할 수 있다.
그로 인해, 예를 들어 노이즈를 4배 떨어뜨리는 금후의 보정을 위한 용량을 고려한 노출 측정에서는, 움직임 블러를 방지하기 위해 더 짧은 노출 시간을 설정할 수 있고/있거나, 낮은 광에서 샷(shot)을 가능하게 하거나 애퍼추어를 감소시키고 시계 심도를 증가시키기 위해 더 높은 센서 이득을 설정할 수 있다. 즉, 장점은 노출 파라미터의 더 높은 선택 범위이다. 간단하게, 현존하는 시스템과 관련하여, 더 짧은 노출 시간, 더 닫힌 애퍼추어, 및 장면에서 주어진 광량에서의 더 높은 이득이 선택될 수 있다.
콘트라스트가 보정될 때, 동일한 화상 품질은 콘트라스트 보정이 요구되지 않는 상황에 비해 더 낮은 감도를 요구할 수 있다.
콘트라스트가 보정될 때, 앞으로의 보정 용량을 고려한 노출 측정은 어두운 구역에 있는 부분이 노이즈 증가를 희생으로 하여 콘트라스트 보정 알고리즘에 의해 보정가능하다는 점에서, 어두운 구역을 갖지 않는 것보다 어두운 구역을 갖는 화상에 대해 더 낮은 센서 이득을 요구할 수 있다.
한 실시예에 따르면:
- 디지털 화상 처리 수단은 가로 색수차 및/또는 블러, 및/또는 왜곡, 및/또는 비네팅, 및/또는 노이즈, 및/또는 시차 보상의 보정을 위한 수단을 포함한다.
- 광학계는 가변 초점 거리로 된다.
- 이 광학계의 파라미터는 다음 파라미터를 포함하는 그룹으로부터 결정되거나 선택된다: 광학계의 광 소자의 수, 광학계의 광 소자를 구성하는 재료의 성질, 광학계의 재료의 비용, 광 표면의 처리, 광학계의 재료의 색, 조립 허용오차, 초점 거리에 따른 시차의 값, 및 포커싱의 특성.
그로 인해, 연역적으로 보정을 실행하고/하거나 적당한 보상을 실행하는 디지털 화상 처리 수단으로, 특히 광학계의 광 소자의 수를 최소화함으로써 최적화할 수 있고, 광학계의 재료의 성질을 최적화해서, 비용을 절감하고 광 표면의 처리를 최적화할 수 있다. 광학계의 재료의 색은 색 보정 수단이 규정된 만큼에 있어서 마음대로 선택될 수 있다. 조립 허용오차는 완화될 수 있다. 초점 거리에 따른 시차에 의해 허용된 변화 값은 증가될 수 있고, 또한 포커싱 특성을 완화시키는 것도 가능하다.
시차의 변화를 보상하는 가능성은 아마추어 및 전문적인 비디오 장치(또는 그외 다른 동화 화상 기록 장치)에 대한 중요한 장점을 구성하는데, 그것은 이들 애플리케이션에서, 화상의 움직임 간섭이 눈에 검출되지 않게 초점 거리 또는 포커싱이 변할 때 준 상수 시차를 유지하는 것이 중요하기 때문이다.
본 발명에 따르면, 보통의 옵틱과 대조적으로, 시차의 변화가 허용되는데, 이것은 디지털 처리 수단에 의해 보상된다.
더욱이, 줌형 대물렌즈는 여러가지 초점 거리에 대해 동일한 포커싱을 보존하면서 가변 초점 거리를 허용한다는 것을 알고 있다. 그러므로, 줌형 대물렌즈는 초점 거리의 여러가지 값에 대해 초점을 유지해야 하는 이러한 제약을 고려에 넣어야 하기 때문에 비교적 번거롭다. 본 발명은 포커싱 특성의 완화를 허용하여, 동일한 성능을 갖고 덜 번거로운 줌의 제작을 할 수 있게 하는데, 포커싱 특성은 디지털 화상 처리 수단에 의해 보상된다. 즉, 줌은 "가변 초점" 대물렌즈, 말하자면 초점 거리가 변할 때 포커싱의 유지를 필요로 하지 않는 대물렌즈의 비용에 가까울 수 있는 비용으로 제작될 수 있다.
한 실시예에 따르면, 장치의 크기는 디지털 화상 처리 수단의 용량에 따라 결정된다.
그 중에서 특히, 장치의 부피를 최소화할 수 있다. 특히, 센서는 감소된 크기로 될 수 있다. 픽셀의 작은 크기 및 특히 결과적인 노이즈 증가로부터 비롯된 결함을 보정하는 디지털 화상 처리 수단의 용량의 제한 내에서 픽셀의 크기를 감소시킬 수 있다. 또한, 옵틱의 애퍼추어의 증가 및 그 중에서 특히 결과적인 블러의 증가로부터 비롯된 결함을 보정하는 디지털 화상 처리 수단의 용량의 제한 내에서, 픽셀의 크기를 감소시키고 옵틱의 애퍼추어를 증가시킬 수 있다. 동일한 방식으로, 디지털 화상 처리 수단이 다수의 광 소자가 있다는 것으로부터 비롯된 결함을 보정하기 위해 규정된다는 조건으로, 초점 거리보다 못한 부피를 제공하는 다수의 렌즈를 준비함으로써 광학계의 부피를 최소화할 수 있다. 동기 시스템의 크기가 또한 감소될 수 있는데, 디지털 화상 처리 수단은, 예를 들어 광학계의 광 소자의 변위의 최소화, 및 따라서 에너지 소비의 최소화를 허용하는데, 이 에너지 소비의 최소화는 동기 모터뿐만 아니라 전원 배터리의 전기 에너지 볼륨의 감소를 초래한다.
한 실시예에서, 디지털 화상 처리 수단은 화상 기록 및/또는 재생 장치 내에 최소한 부분적으로 포함된다.
디지털 화상 처리 수단은 또한, 디지털 화상 처리 수단이 컴퓨터 내에 있는 경우에, 예를 들어 이와 함께 설명되는 경우에서와 같이 화상 기록 및/또는 재생 장치로부터 최소한 부분적으로 분리될 수 있다.
한 실시예에 따르면, 광학계의 파라미터의 선택은 기존의 시스템 중에서 광학계를 선택하는 것으로 이루어진다. 또한, 기존의 시스템 중에서 센서 또는 발생기를 선택함으로써 센서 또는 발생기의 파라미터를 선택할 수 있다.
예를 들어, 특히 최소 수의 렌즈, 및 따라서 덜 번거로운 디지털 화상 처리 수단을 갖는 단순한 기존의 광학계을 선택할 수 있는데, 광학계의 단순화를 초래하는 디지털 화상 처리 수단은 결함을 보상한다.
한 실시예에서, 디지털 화상 처리 수단은 광학계 및/또는 화상 센서 및/또는 발생기의 선명도의 부족에 작용하는 수단을 포함하고, 이들 수단은 포커싱을 허용하는 동기 시스템을 갖지 않는 화상 기록 및/또는 재생 장치의 제작을 할 수 있게 되어 있다.
즉, 선명도 보정을 위한 수단이 포커싱 수단없이 충분히 선명한 화상을 얻을 수 있으면 초점을 맞추기 위해 광 소자를 변위시키거나 변형할 필요가 없다.
예를 들어, 고정 초점 화상 기록 장치가 무한히 80 cm의 선명한 화상을 얻을 수 있는데, 자동 포커싱 시스템이 없는 경우, 및 자동 포커싱 시스템을 요구하지 않고 (무한히 80 cm) 선명도의 동일한 품질을 보존하면서 더 큰 수의 픽셀을 갖는 센서를 사용하는 경우에, 요구된 결과를 달성하기 위해 블러 스폿의 크기를 감소시키는 디지털 화상 처리 수단이 준비된다. 다른 예로서, 블러 스폿의 크기를 감소시키는 디지털 화상 처리 수단으로부터 시작하여, 동일한 시계 심도를 보존하면서, 예를 들어 2.8에서 1.4로 됨으로써 더 넓은 애퍼추어를 갖는 기록 장치를 제작할 수 있다.
한 실시예에 따르면: 명세의 전체 스케쥴은 상관적으로, 특히 상호작용 방식으로, 광학계를 위한 명세의 스케쥴 및/또는 화상 센서 및/또는 발생기를 위한 명세의 스케쥴 및/또는 동기 시스템을 위한 명세의 스케쥴, 및 디지털 화상 처리 수단을 위한 명세의 전체 스케쥴대로, 장치를 위해 정해진다.
그것은 광학계의 명세의 스케쥴, 및/또는 화상 센서 및/또는 발생기의 명세의 스케쥴, 및/또는 동기 시스템의 명세의 스케쥴의 수행을 디지털 화상 처리 수단의 명세의 스케쥴로 바꾸는 것이 가능하게 하기 위해, 및/또는 이 방법이 장치의 제작 비용을 절감할 수 있게 하기 위해서이다.
장치, 또는 그 컴포넌트 중의 하나, 또는 디지털 화상 처리 수단의 명세의 스케쥴이라는 용어는 장치, 그 컴포넌트, 또는 디지털 화상 처리 수단이 따라야 하는 기술 명세의 그룹을 나타내는 말이다.
한 실시예에서, 화상 기록 및/또는 재생 장치는 동기 시스템을 포함하고, 화상 센서 및/또는 발생기, 및/또는 동기 시스템의 최소한 하나의 파라미터는 디지털 화상 처리 수단의 용량 중에서 선택된다.
한 실시예에서, 광학계는 줌 렌즈이다.
디지털 화상 처리 수단은 블러, 비네팅, 노이즈 및 시차 보상으로 이루어진 그룹에 포함된 특성 중의 최소한 한 특성의 보정 수단을 포함하고,
최소한 하나의 파라미터는 다음을 포함하는 그룹 내에서 광학계에서 결정된거나 선택된다: 광학계의 광 소자의 수, 광학계의 광 소자를 구성하는 재료의 성질, 광학계의 재료의 비용, 광 표면의 처리, 광학계의 재료의 색, 조립 허용오차, 초점 길이에 따른 시차의 값 및 포커싱 특성.
한 실시예에서:
- 디지털 화상 처리 수단은 다음과 같은 그룹의 파라미터들 중의 최소한 하나의 파라미터에 작용함으로써 화상의 품질을 개선하는 수단을 포함한다: 화상 센서 및/또는 발생 장치의 비네팅, 화상 센서 및/또는 발생 장치의 선명도 부족, 노이즈, 무아레 현상, 및/또는 콘트라스트,
- 및/또는, 최소한 하나의 파라미터는 다음 그룹 내에서 화상 센서 및/또는 발생 장치에서 결정되거나 선택된다: 픽셀 품질, 픽셀 면적, 픽셀의 수, 마이크로렌즈 매트릭스, 반-에일리어싱 필터, 픽셀 기하형태, 픽셀의 배치,
- 및/또는, 최소한 하나의 파라미터는 다음 그룹의 최소한 하나의 요소에 관대해 동기 시스템에서 선택된다: 포커싱의 측정, 노출의 측정, 화이트 밸런스의 측정, 포커싱 세팅, 애퍼추어 세팅, 노출 시간 세팅, 센서 이득 세팅.
한 실시예에서, 최소한 하나의 파라미터는 센서 또는 발생기의 크기에 관해 화상 센서 또는 발생기에서 결정되거나 선택되는데, 디지털 화상 처리 수단은 화상 센서 또는 발생기의 크기의 최소화를 허용하는 노이즈 감소 수단을 포함한다.
장치가 동기 시스템을 포함하는 한 실시예에서, 광학계의 최소한 하나의 파라미터, 특히 포커싱 거리 및/또는 초점 거리의 화상 평면 함수의 위치는 화상의 선명도가 화상 시계에서 눈에 띄게 균질한 것을 보장하는 방식으로 결정되거나 선택되는데, 동기 시스템은 포커싱 거리 및/또는 초점 거리의 화상 평면 함수의 위치를 고려한다.
장치가 동기 시스템을 포함하는 한 실시예에서, 동기 시스템의 최소한 하나의 파라미터, 특히 노출 파라미터는 디지털 화상 처리 수단의 일부인 노이즈 및/또는 콘트라스트 및/또는 움직임 블러의 보정 알고리즘의 보정을 위한 용량을 고려하여 결정되거나 선택된다.
한 실시예에서, 디지털 화상 처리 수단은 광학계 및/또는 화상 센서 및/또는 발생기의 선명도 부족에 작용하는 수단을 포함하는데, 이들 수단은 포커싱 동기 시스템을 갖지 않는 화상 기록 및/또는 재생 장치를 제작할 수 있게 되어 있다.
한 실시예에서, 장치의 크기는 디지털 화상 처리 수단의 용량에 따라 결정된다.
한 실시예에서, 디지털 화상 처리 수단은 최소한 부분적으로 화상 기록 및/또는 재생 장치에 포함된다.
한 실시예에서, 디지털 화상 처리 수단은 최소한 부분적으로 화상 기록 및/또는 재생 장치로부터 분리된다.
한 실시예에서, 광학계는 기존의 광학계 중에서 선택된다.
한 실시예에서, 센서 또는 발생기는 기존의 광학계 중에서 선택된다.
한 실시예에서, 디지털 화상 처리 수단은 다음과 같은 그룹의 파라미터들 중의 최소한 하나의 파라미터에 작용함으로써 화상의 품질을 개선하는 수단을 포함한다: 광학계 및/또는 화상 센서 및/또는 발생기의 비네팅, 광학계 및/또는 화상 센서 및/또는 발생기의 선명도 부족, 노이즈, 무아레 현상, 및/또는 콘트라스트.
한 실시예에서, 최소한 하나의 파라미터는 다음을 포함하는 그룹으로부터 광학계에서 결정되거나 선택된다: 광학계의 광 소자의 수, 광학계의 광 소자를 구성하는 재료의 성질, 광학계의 재료의 비용, 광 표면의 처리, 조립 허용오차, 초점 거리에 따른 시차의 값, 애퍼추어의 특성, 애퍼추어의 메카니즘, 가능한 초점 범위, 포커싱 특성, 포커싱 메카니즘, 반-에일리어싱 필터, 시계 심도, 초점 거리와 포커싱을 관련짓는 특성, 기하학적 왜곡, 색 수차, 편심, 비네팅, 선명도 특성.
본 발명은 또한 이와 함께 정의된 제작 방법에 의해 얻어진 화상 기록 및/또는 재생 장치에 관한 것이다.
본 발명의 다른 특징 및 장점은 구현 모드들 중의 일부의 설명과 함께 나타나는데, 이것은 첨부된 도면을 참조하여 행해진다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 화상들을 기록 및/또는 재생하기 위한 광학계(22, 22'), 화상 센서(24) 및/또는 발생기(24')를 포함하는 화상 기록 및/또는 재생 장치의 제작 방법에 있어서 - 상기 화상은 개선을 위해 디지털 화상 처리 수단(28, 28')에 의해 처리됨-, 상기 방법은 디지털 화상 처리를 위한 수단이 블러(blur), 화상의 시계(field) 내의 위치에 따른 가변 블러, 시계 심도, 화상의 시계 내의 위치에 따른 가변 시계 심도 및 비네팅(vignetting)을 포함하는 그룹에 포함된 특성들 중의 최소한 하나를 보정하기 위해 그 자신의 보정 수단을 편입해넣도록 되어 있고, 상기 방법은 상기 보정 수단을 고려하기 위해, 특히 고정된 초점 길이에서, 상기 광학계의 애퍼추어를 최적화하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다.
상기 디지털 화상 처리 수단은 또한 왜곡 보정 수단을 편입해 넣을 수 있다. 상기 화상 기록 및/또는 재생 장치는 또한 동기 시스템(26)을 포함하고, 상기 화상 센서 및/또는 발생기 및/또는 상기 동기 시스템의 최소한 하나의 파라미터는 상기 디지털 화상 처리 수단의 용량(capacity)들로부터 결정되거나 선택될 수 있다. 상기 광학계는 줌 렌즈이고, 상기 디지털 화상 처리 수단은 블러, 비네팅, 노이즈 및 시차(parallax) 보상을 포함하는 그룹에 포함된 특성들 중의 최소한 한 특성의 보정 수단을 편입해 넣고, 최소한 하나의 파라미터는 상기 광학계의 광 소자들의 수, 상기 광학계의 광 소자들을 구성하는 재료의 성질, 상기 광학계의 재료들의 비용, 광 표면들의 처리, 상기 광학계의 재료들의 색, 조립 허용오차들(assembly tolerances), 초점 거리에 따른 시차의 값 및 화상 포커스 특성들을 포함하는 그룹 내에서 상기 광학계에서 결정되거나 선택되는 것일 수 있다. 상기 광학계, 및/또는 상기 센서 또는 발생기, 및/또는 동기 시스템의 성능 레벨들(30', 32', 34'), 특히 평균 성능 레벨들에 대해, 상기 디지털 화상 처리 수단의 성능 레벨들(30, 32, 34)에 대해 조정이 이루어지는 것일 수 있다. 상기 디지털 화상 처리 수단은 상기 화상 센서 및/또는 발생기의 비네팅, 상기 화상 센서 및/또는 발생기의 선명도 부족, 노이즈, 무아레(moire) 현상 및/또는 콘트라스트(contrast)를 포함하는 그룹의 파라미터들 중의 최소한 하나의 파라미터에 작용함으로써 화상 품질을 개선하는 수단을 편입해 넣고, 상기 화상 센서 및/또는 발생기의 최소한 하나의 파라미터는 픽셀들의 품질, 픽셀들의 면적, 픽셀들의 수, 마이크로렌즈들의 매트릭스, 반-에일리어싱(anti-aliasing) 필터들, 픽셀들의 기하 형태, 픽셀들의 배치를 포함하는 그룹에서 결정되거나 선택되며, 상기 동기 시스템의 최소한 하나의 파라미터는 포커스의 측정, 노출의 측정, 화이트 밸런스의 측정, 포커스 세팅들, 애퍼추어 세팅들, 노출 세팅들, 센서 이득 세팅들을 포함하는 그룹의 최소한 하나의 요소에 관해 결정되거나 선택되는 것일 수 있다. 상기 화상 센서 또는 발생기의 최소한 하나의 파라미터는 상기 센서 또는 발생기의 크기들에 관해 결정되거나 선택되고, 상기 디지털 화상 처리 수단은 상기 화상 센서 또는 발생기의 크기들의 최소화를 허용하는 노이즈 감소 수단을 편입해 넣는 것일 수 있다. 상기 장치는 동기 시스템을 포함하고, 상기 광학계의 최소한 하나의 파라미터, 그 중에서 특히 초점의 및/또는 포커스의 거리의 화상 배치 함수의 위치는 화상의 선명도가 화상의 시계에서 균질하도록 결정되거나 선택되며, 상기 동기 시스템은 초점의 및/또는 포커스의 거리의 화상 배치 함수의 위치를 고려하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다. 상기 장치는 동기 시스템을 포함하고, 상기 동기 시스템의 최소한 하나의 파라미터, 그 중에서 특히 노출 파라미터들은 화상 처리의 디지털 수단의 일부를 형성하는 노이즈 및/또는 콘트라스트 및/또는 움직임 블러의 보정 알고리즘의 보정 용량을 고려함으로써 지정되거나 선택되는 것일 수 있다. 상기 디지털 화상 처리 수단은 상기 광학계 및/또는 상기 화상 센서 및/또는 발생기의 선명도 부족에 작용하는 수단을 편입해 넣고, 이들 수단은 그들이 포커스 동기를 위한 시스템을 포함하지 않는 화상 기록 및/또는 재생 장치의 제작을 허용하도록 되어 있는 것일 수 있다. 상기 장치의 크기들은 상기 디지털 화상 처리 수단의 용량에 따라 결정되는 것일 수 있다. 상기 디지털 화상 처리 수단은 상기 화상 기록 및/또는 재생 장치 내에 최소한 부분적으로 포함되는 것일 수 있다. 상기 디지털 화상 처리 수단은 상기 화상 기록 및/또는 재생 장치로부터 최소한 부분적으로 분리되는 것일 수 있다. 상기 광학계는 기존의 광학계들 중에서 선택되는 것일 수 있다. 상기 센서 또는 발생기는 기존의 센서들 또는 발생기들 중에서 선택되는 것일 수 있다. 상기 광학계의 명세서들의 스케쥴 및/또는 상기 화상 센서 또는 발생기의 명세서들의 스케쥴 및/또는 상기 동기 시스템의 명세서들의 스케쥴의 수행들이 상기 디지털 화상 처리 수단의 명세서들의 스케쥴로 변경될 수 있는 방식으로, 및/또는 상기 방법이 상기 장치의 제작 비용들의 감소를 허용하는 방식으로, 상기 장치의 명세서들의 전체 스케쥴을 정하는 단계, 및 상기 광학계의 명세서들의 스케쥴 및/또는 상기 화상 센서 또는 발생기의 명세서들의 스케쥴 및/또는 상기 동기 시스템의 명세서들의 스케쥴, 및 명세서들의 전체 스케쥴에 따른 디지털 화상 처리 수단의 명세서들의 스케쥴을 상관적으로, 특히 반복적 방식으로 설정하는 단계를 포함하는 것일 수 있다. 상기 디지털 화상 처리 수단은 상기 광학계 및/또는 상기 화상 센서 및/또는 발생기의 비네팅, 상기 광학계 및/또는 상기 화상 센서 및/또는 발생기의 선명도 부족, 노이즈, 무아레 현상, 및/또는 콘트라스트를 포함하는 그룹의 파라미터들 중의 최소한 하나의 파라미터에 작용함으로써 화상 품질을 개선하는 수단을 편입해 넣는 것일 수 있다. 상기 광학계의 최소한 하나의 파라미터는 상기 광학계의 광 소자들의 수, 상기 광학계의 광 소자들을 구성하는 재료의 성질, 상기 광학계의 재료들의 비용, 상기 광 표면들의 처리, 조립 허용오차, 초점 거리에 따른 시차의 값, 애퍼추어의 특성, 애퍼추어의 메카니즘, 가능한 초점 길이의 범위, 포커싱 특성들, 포커싱 메카니즘, 반-에일리어싱 필터들, 크기, 시계 심도, 초점 길이와 포커싱을 관련짓는 특성들, 기하학적 왜곡들, 색 수차들, 편심(decentering), 비네팅 및 선명도 특성들을 포함하는 그룹에서 결정되거나 선택되는 것일 수 있다. 상기 제작 방법에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 화상 기록 및/또는 재생 장치 또한 제공할 수 있다.
본원은 종래에 비해 개선된 화상 처리 장치의 제작 방법을 제공하는 것을 효과를 달성한다.
도 1은 본 발명에 따른 방법에 의해 얻어진 장치의 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 방법의 단계들을 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 조정 모드를 도시한 도면.
도 4a 및 4b는 본 발명의 틀 안에서 사용된 조정을 도시한 도면의 그룹을 형성함.
도 5, 5a 및 5b는 본 발명에 따른 화상 기록 장치 및 종래 장치의 특성을 도시한 도면.
도 6a 내지 6d는 본 발명에 따른 장치 및 종래의 장치의 광학계의 특성을 도시한 도면.
도 7a 및 7b는 본 발명에 따른 장치에 대한 광학계의 선택의 일례를 도시한 개략도.
도 1은 화상 기록 및/또는 재생 장치의 아키텍처를 도시한 개략도이다.
예를 들어, 화상 기록을 위한 그러한 장치는 센서(24) 상에 화상을 형성하도록 예정된, 그 중에서 특히 렌즈와 같은 하나 또는 몇 개의 광 소자의 광학계(22)를 부분적으로 포함한다.
예들은 주로 전자형의 센서(24)에 관한 것이지만, 이 센서는 다른 유형으로 될 수 있는데, 예를 들어 "은함유" 장치의 경우에 사진 필름으로 될 수 있다.
그러한 장치는 또한, 화상 평면이 센서(24) 내에 있도록, 및/또는 센서 내에 수신된 광량이 노출 세팅 및/또는 애퍼추어에 의해 최적화되도록, 및/또는 얻어진 컬러가 화이트 밸런스의 동기를 사용함으로써 정확하도록 포커싱하기 위해 광학계(22) 상에 및/또는 센서(24) 상에 작용하는 동기 시스템(26)을 포함한다.
마지막으로, 장치는 디지털 화상 처리 수단(28)을 포함한다.
대안적으로, 디지털 화상 처리 수단은 장치(20)로부터 분리된다. 또한, 장치(20) 내부에 디지털 화상 처리 수단의 일부를 두고, 장치 외부에 일부를 둘 수 수 있다.
화상의 디지털 처리는 화상이 레코더(24)에 의해 기록된 후에 행해진다.
재생 장치는 화상 기록 장치와 유사한 구조를 나타낸다. 센서(24) 대신에, 디지털 화상 처리 수단(28')으로부터 화상을 수신하고, 광 투사 시스템과 같은 광학계(22')에 화상을 공급하는 화상 발생기(24')가 있다.
그 다음에, 노출의 명확성을 위해, 단지 화상 기록 장치로부터 참조가 행해진다.
본 발명은 광학계(22, 22') 및/또는 화상 센서 및/또는 발생기(24, 24') 및/또는 동기 시스템(26)의 파라미터를 결정하거나 선택하기 위한 디지털 화상 처리 수단(28, 28')의 용량으로 이루어진다.
도 2의 도면은 장치 컴포넌트들이 디지털 화상 처리 수단에 관련될 때 장치의 각 컴포넌트로부터 예상될 수 있는 성능 레벨을 나타낸다. 이들 레벨은 광학계에 대해 점선(30)으로, 센서에 대해 점선(32)으로, 동기 시스템에 대해 점선(34)으로, 장치에 대해 점선(36)으로 표시된다.
디지털 화상 처리 수단으로 얻어질 수 있는 이들 성능 레벨에서 출발하여, 성능 레벨은 처리 이전에, 디지털 화상 처리 수단의 적용 후에 얻어진 성능 레벨보다 상당히 낮은 장치의 컴포넌트의 각각에 대해 선택될 수 있다. 이러한 방식으로, 광학계의 성능 레벨은 레벨(30')로 설정될 수 있고, 센서 및 동기 시스템의 성능 레벨은 각각 레벨(32' 및 34')로 설정될 수 있다는 것을 알게 된다.
이들 조건에서, 디지털 화상 처리 수단이 없으면, 장치의 성능 레벨은 최하위 레벨에 있을 것이고, 예를 들어 레벨(36')은 광학계에 대한 최하위 레벨(30')에 대응한다.
디지털 화상 처리 수단은 양호하게 다음 문서에서 설명된 것들이다:
- "Method and system for producing formatted information related to defects of appliances in a set of appliances and formatted information destined for image processing means"라는 발명의 명칭의 특허 출원 EP 02751241.7호.
- "Method and system for modifying the qualities of at least one image coming from or destined for a set of appliances"라는 발명의 명칭의 특허 출원 EP 02743349.9호.
- "Method and system for reducing the frequence of updates in image processing means"라는 발명의 명칭의 특허 출원 EP 02747504.5호.
- "Method and system for correcting chromatic aberrations of a colour image produced using an optical system"이라는 발명의 명칭의 특허 출원 EP 02748934.3호.
- "Method and system for producing formatted information related to geometric distortions"라는 발명의 명칭의 특허 출원 EP 02743348.1호.
- "Method and system for supplying, according to a standard format, formatted information to image processing means"라는 발명의 명칭의 특허 출원 EP 02748933.5호.
- "Method and system for calculating an image transformed from a digital image and for formatted information relating to a geometric transformation"이라는 발명의 명칭의 특허 출원 EP 02747503.7호.
- "Method and system for producing formatted information related to defects of at least one application in a set, in particular of blur"라는 발명의 명칭의 특허 출원 EP 02747506.0호.
- "Method and system for modifying a digital image taking into account its noise"라는 발명의 명칭의 특허 출원 EP 02745485.9호.
- "Method and system for differentially and regularly modifying a digital image by pixel"이라는 발명의 명칭의 특허 출원 PCT/FR 2004/050455호.
이들 디지털 화상 처리 수단은 다음 파라미터들 중의 최소한 하나의 파라미터에 작용함으로써 화상 품질을 개선할 수 있게 한다:
- 광학계의 기하학적 왜곡. 광학계는 직사각형이 그 변의 각각에 볼록 형태를 갖는 쿠션으로, 또는 그 변의 각각에 오목 형태를 갖는 통으로 변형될 수 있는 방식으로 화상을 왜곡할 수 있다는 것을 알기 바란다.
- 광학계의 색 수차: 목표 지점이 서로에 관해 정확한 위치를 갖는 3색 스폿에 의해 표시되면, 색 수차는 서로에 관해 이들 스폿의 위치의 변화량으로 변환되는데, 수차는 일반적으로 화상의 중심으로부터 떨어져 있을 때 훨씬 더 중요하다.
- 시차: 광학계의 광 소자의 변형 또는 변위에 의한 조정을 실행할 때, 화상 평면 상에서 얻어진 화상은 이동할 수 있다. 조정은, 예를 들어 초점 거리에 대한 조정, 또는 포커싱에 대한 조정이다.
이 결함은 도 3에 의해 도시되는데, 도 3에서 광학계(40)는 렌즈(44)가 실선으로 표시된 위치를 가질 때 화상의 중심이 위치(42)를 갖는 3개의 렌즈로 표시된다. 렌즈(44)가 점선으로 표시된 위치(44')로 이동할 때, 화상의 중심은 위치(42')를 차지한다.
- 시계 심도: 광학계가 선택된 피사체 평면 상에 포커싱될 때, 이 평면에 가까운 피사체의 화상뿐만 아니라 이 평면의 화상은 여전히 선명하다. "시계 심도"는 가장 가까운 피사체 평면과, 화상에서 여전히 선명한 가장 멀리 떨어진 피사체 사이의 거리를 나타낸다.
- 비네팅: 일반적으로, 화상의 광도는 중심에서 최대이고, 가장자리쪽으로 갈수록 점차 감소한다. 비네팅은 한 지점의 광도와 최대 광도 사이에서 거리로, 퍼센트로 측정된다.
- 광학계 및/또는 화상 센서 및/또는 발생기의 선명도 부족은, 예를 들어 이것과 함께 정해지는 것과 같은 BXU 파라미터에 의한 측정치다.
- 화상 노이즈: 일반적으로 그 갭 유형, 그 모양 및 노이즈 스폿의 크기 및 그 색채에 의해 정해진다.
- 무아레 현상은 공간 고주파의 존재로 인해 발생하는 화상의 변형이다. 무아레는 반-에일리어싱 필터의 파라미터화에 의해 보정된다.
- 콘트라스트는 화상의 세부가 여전히 눈에 보이는 화상의 최고와 최저 광도 값 사이의 관계이다.
도 4a 및 4b에 나타낸 대로, 화상의 콘트라스트를 개선할 수 있고(도 4a), 즉 세부사항을 구별할 수 있는 광도의 범위를 연장할 수 있다(도 4b). 이 연장은 특히 콘트라스트 및 노이즈의 보정 알고리즘을 사용하여 행해진다.
화상의 시계에서 선명도의 균일성을 허용하는 실시예의 설명은 도 5와 관련하여 설명된다.
먼저, 피사체 평면의 화상 표면은 완전 평면을 이루는 것이 아니라 곡선을 이룬다는 것을 알기 바란다. 이 곡선은 초점 거리 및 포커싱을 포함하는 여러가지 파라미터에 따라 변한다. 그로 인해, 화상 평면(50)의 위치는 포커싱이 실행되는 구역에 의존한다. 도 5에 나타낸 예에서, 평면(50)은 화상의 중심(52) 상에서의 포커스에 대응한다. 화상의 가장자리에 가까운 구역(54) 상에서의 포커스에 대해, 화상 평면(56)은 화상 평면(50)보다 광학계(22)에 가깝게 있을 수 있다.
포커스 동기 시스템을 단순화하기 위해, 화상 평면은 (화상의 가장자리에 가까운 구역 상에서의 포커스에 대응하는) 위치(54)와 (화상의 중심 내의 구역 상에서의 포커스에 대응하는) 위치(55) 사이의 중간에 있는 위치(58)에 있다. 포커스 동기(26)와 디지털 화상 처리 수단의 합체는 동기 시스템에 의한 에너지 소비를 줄이는, 포커싱을 위한 평면(58)의 이동의 제한을 허용하고, 그 컴포넌트의 부피의 감소를 허용한다.
도 5a의 도면에 나타낸 것은 최대 선명도가 화상의 중심에서 얻어지는 종래의 포커스 동기 시스템의 블러 특성이다. 그로 인해, 도 5a의 도면에서, 가로좌표는 화상의 시계를 나타내고, 세로좌표는 BXU로 표현된 블러 값을 나타낸다. 이 종래의 포커스 동기 시스템에 따라, 블러는 화상의 중심에서 1.3이고, 화상의 가장자리에서 6.6이다.
도 5b는 디지털 화상 처리 수단이 4와 같은 BXU 값까지 블러의 보정을 허용한다는 가정에서 출발하여, 본 발명에 따라 제작된 장치의 동기 특성을 도시한 도 5a에서의 것과 유사한 도면이다. 그러므로, 도 5b에서 이 도면 상에 나타낸 곡선은 화상의 중심에서 BXU 값 = 2.6을 나타내고, BXU 값은 중심에서 멀리 이동하면 감소하다가 화상의 가장자리 쪽으로 가면 다시 4의 값까지 올라간다. 이것과 함께, 이 값은 블러가 디지털 처리 수단을 사용하여 보정가능한 한계치라는 것을 알기 바란다. 그로 인해, 선명한 화상은 화상의 시계 전체를 통해 얻어질 수 있는 반면에, 이것은 종래의 시스템으로 맞춰진 장치로는 가능하지 않다.
한 실시예에서, 디지털 화상 처리 수단은 포커싱의 동기에 대한 요구를 무효화하는 선명도 개선 수단을 포함한다.
이에 필적하는 예로서, 도 6a, 6b, 6c 및 6d의 도면은 종래의 기술을 사용하여 얻어진 장치의 특성 및 본 발명에 따라 얻어진 장치의 특성을 도시한 것이다.
종래의 장치는 VGA 센서를 갖는, 말하자면 포커싱 시스템없이 640 x 480의 해상도를 갖는 이동 전화와 통합된 디지털 사진 장치이다.
종래의 장치는 2.8의 애퍼추어를 갖는 반면, 본 발명에 따른 방법으로 얻어진 장치는 1.4의 애퍼추어를 갖는다.
종래의 장치에 대응하는 도 6a는 가로좌표가 화상 시계의 퍼센트를 나타내는 도면으로서, 원점은 화상의 중심에 대응한다. 세로좌표는 비네팅 V를 나타낸다. 도 6b는 본 발명에 따라 얻어진 장치에 대한 유사 도면이다.
도 6a(종래의 장치)의 개략도에서, 비네팅은 화상의 가장자리에서 0.7의 값에 달하는 반면, 도 6b의 도면에서, 본 발명에 따른 장치의 광학계는 0.3 정도로 상당히 큰 비네팅을 나타내는 것을 알게 된다. 이용된 알고리즘의 보정 제한치는 0.25이다. 즉, 보정 알고리즘 덕택에, 상당히 큰 비네팅을 갖는 옵틱을 요구할 수 있다.
도 6c는 세로좌표가 종래 장치에서의 화상의 시계(가로좌표)에 따라 BXU로 표현된 블러를 나타낸다. 이 종래의 장치에서, 블러 특성은 화상의 중심에서 1.5이고, 화상의 가장자리에서 4이다.
도 6d의 도면은 또한 본 발명에 따른 방법으로 얻어진 광 장치에 대한 블러를 나타낸다. 도 6d의 도면의 가로좌표 상에는 또한 화상의 시계가 표시되고, 세로좌표 상에는 BXU로 표현된 블러가 표시된다. 도 6d의 도면 상에서는 화상 중심에서의 블러가 2.2 정도라는 것이 관측될 수 있다. 그러므로, 도 6c의 도면에서의 블러보다 높다. 이와 반대로, 가장자리에서, 블러는 보정 알고리즘의 한계를 고려하여 3 정도로 선택되었다.
즉, 의외로, 저하된 옵틱이 중심에서의 선명도와 관련하여 선택된 반면에, 더구나 더 큰 애퍼추어를 갖는 종래의 장치로만 동일한 결과를 얻을 수 있다. 또한, 가장자리에서, 본 발명에 따른 장치의 옵틱은 종래의 옵틱과 유사한 품질을 나타낸다는 것을 알 수 있고, 이 결과는 종래의 옵틱에 비해 비네팅의 저하로 인해 얻어질 수 있다.
도 7a 및 7b의 도면은 본 발명에 따른 방법을 사용할 때 기록 장치를 제작하기 위해 선택이 이루어져야 하는 광학계들의 상이한 특성들을 나타낸다.
도 7a에 나타낸 예에서, 광학계는 작은 크기의 100 스폿 화상을 공급한다. 이 시스템은 공간 주파수가 가로좌표에 도시된 도면으로 표시된 변조 전달 함수(MTF)를 나타낸다. 차단 주파수의 값은 fc이다. MTF 함수는 제로 주파수 주위의 110 임계치, 및 fc 값 쪽으로 빠르게 감소하는 부분을 포함한다.
도 7b의 도면으로 표시된 옵틱은 100 스폿 화상보다 상당히 우수한 크기의 114 스폿 화상을 나타내고, 그 MTF는 도 7a의 경우에서와 동일한 fc 차단 주파수를 나타낸다. 이와 대조적으로, 공간 주파수에 따른 이 MTF의 변화는 서로 다른데: 이 주파수는 원점에서 차단 주파수 쪽으로 가면서 비교적 균일하게 감소한다.
광학계의 선택은 변조 전달 함수의 보정 알고리즘이 0.3의 값에서부터 유효하다는 사실에 기초하고 있다. 이들 조건에서, 도 7b의 옵틱으로는 f2의 값까지, 예를 들어 0.8 fc 정도로 MTF의 상승을 허용하는 보정이 얻어지는 반면에, 도 7a의 옵틱으로는 단지 주파수 f1까지 0.5 fc 정도로만 보정이 가능하다.
즉, 보정 알고리즘으로, 도 7b에 나타낸 옵틱은 도 7a에 나타낸 옵틱보다 더욱 상세한 세부사항을 공급하고, 이것은 화상 스폿이 도 7a의 경우에서보다 더 큰 크기로 이루어진다는 사실에도 불구하고 그러하다. 그러므로, 도 7b와 대응하는 옵틱이 선택될 것이다.

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