KR20190111906A - 다중-대역 이미징 시스템 - Google Patents
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Abstract
동일 컬러 또는 단색 이미지 센서를 사용하여 이미징화하기 위한 이미징 시스템 및 방법이 개시되며, 이미징은 이미지화된 물체와 이미지 센서 사이의 광학 경로 내의 주어진 위치로부터 임의의 시스템 구성요소를 이동시킴이 없이, 적어도 2개의 이미징 모드들 사이에서, 예를 들어, 가시 이미징 모드와 IR 이미징 모드 사이에서 전환될 수 있다. 예에서, 시스템은 이미지 센서, 조정 가능한 스펙트럼 필터 및 다중-대역 통과 필터를 포함하며, 조정 가능한 스펙트럼 필터 및 다중-대역 통과 필터는 물체와 이미지 센서 사이의 공통 광학 경로에 배열되며, 시스템은 복수의 이미징 모드와 관련된 복수의 작동 상태에서 조정 가능한 스펙트럼 필터를 위치시키도록 구성되고 작동 가능한 제어기를 더 포함한다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2016년 11월 20일자로 출원된 미국 가 특허 출원 62/424,470호 및 62/424,472호 그리고 2017년 7월 12일자로 출원된 62/531,515호의 이득을 주장하며, 이들 3개의 출원 모두는 그 전체가 원용에 의해 본 출원에 포함된다.
분야
본 명세서에 개시된 실시예는 일반적으로 디지털 카메라에 관한 것이며, 더 구체적으로는 이중-모드 또는 다중-모드 이미징이 가능한 디지털 카메라에 관한 것이다.
컬러 이미징은 공지되어 있으며 일반적으로, 컬러 필터 어레이(CFA), 예를 들어 베이어-유형 CFA(Bayer-type CFA)로 덮인 픽셀형 이미지 센서를 갖는 디지털 카메라를 사용하여 수행된다. 최근에, 순차 이미징을 사용한 컬러 이미징 시스템 및 방법이 제안되었다. 그러한 시스템 및 방법은 개선된 컬러 충실도 및/또는 하이퍼스펙트럴 컬러 정보를 갖는 컬러 이미지의 캡처를 허용한다.
에탈론(etalon) 형태의 조정 가능한 스펙트럼 필터가 또한 공지되어 있다. 에탈론은 2개의 평행 미러를 포함한다. 스펙트럼 투과율 프로파일은 미러들 사이의 갭에 의해 결정된다. 에탈론에 인가된 전압의 조정은 (소위 "광학 공동(optical cavity)"을 제공하는) 미러들 사이의 갭을 조정하고, 이어서 스펙트럼 투과율 프로파일을 조정한다.
2-모드 이미징 기능 또는 "작동 모드(modes of operation)"(예를 들어, 가시 또는 "VIS" 파장 범위에서 컬러 이미징 및 근적외선(NIR) 파장 범위에서 적외선(IR) 이미징)을 조합하는 디지털 카메라가 또한 공지되어 있다. 일반적으로, VIS 범위는 약 400 내지 700 나노미터(nm) 사이의 파장을 갖는 스펙트럼 범위를 지칭하는 것으로 일반적으로 이해되는 반면에, 실리콘 이미지 센서에 의해 캡처될 수 있는 NIR 범위는 약 700 내지 1100 nm의 파장을 갖는 스펙트럼 범위를 지칭하는 것으로 일반적으로 이해된다. 이들 범위는 근사값이며 인용된 값은 제한적인 의미가 아니다. 공지된 카메라가 갖는 한 가지 문제점은 이들이 일반적으로, 하나의 작동 모드로부터 다른 작동 모드로 전환하기 위해 이동 부품을 갖는 기구를 요구한다는 점이다.
공동-소유의 국제 특허 출원 번호 WO2014207742호는 컬러 이미징의 개선을 위해 사용되는 이중 컬러/IR 카메라를 개시한다.
(즉, 적어도 2개의 구별되는 별도의 파장 대역에서 이미징을 위한) 2가지 이상의 작동 모드를 위한 다중-모드 카메라에 대한 필요성이 있고 그러한 다중-모드 카메라를 갖는 것이 유리할 것이다.
다양한 실시예에서, 적어도 2개의 작동 모드를 갖는 디지털 카메라(또한, "디지털 이미징 시스템"으로 지칭됨)가 제공된다. 그러한 카메라는 본 명세서에서 "이중-용도(dual-use)", "이중-모드(dual-mode)", "다중-용도(multi-use)" 또는 "다중-모드(multi-mode)" 카메라로 지칭될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "이미징(imaging)"은 공지된 방식으로 이미지로 처리될 수 있는 이미지 데이터의 획득에 대응한다. 이미지 데이터는 예를 들어, 픽셀형 이미지 센서에 의해 획득된다. 이미지 데이터는 물체로부터 방출 및/또는 반사된 입사광에 대한 전체 시스템 스펙트럼 응답(TSSR)을 포함할 수 있다. 간단함을 위해서, 2개 초과 모드로의 확장이 제공된 세부사항으로부터 명확해지기 때문에, 다음의 설명은 이중-모드 카메라 및 그의 사용 방법에 대해서만 상세히 언급한다. 일 예에서, 적어도 2개의 작동 모드는 주어진 파장 범위, 예를 들어 VIS 범위 또는 NTR 범위의 2개의 별도로 구별된 모드를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 적어도 2개의 작동 모드는 각각 상이한 파장 범위의 2개의 별도의 모드를 포함할 수 있으며, 예를 들어 하나의 모드는 VIS(또는 컬러) 범위에 있고 다른 하나는 NIR 범위에 있을 수 있다. 상이한 이미징 모드는 또한, "VIS 이미징(VIS imaging)", "IR 이미징(IR imaging)", "컬러 이미징(color imaging)" 또는 "VIS 모드(VIS mode)", "IR 모드(IR mode)", "컬러 모드(color mode)" 등으로 지칭될 수 있다.
몇몇 예에 따라서, 본 명세서에 개시된 이중-용도의 카메라는 이미지 센서, 조정 가능한 스펙트럼 필터(예를 들어, 에탈론) 및 그의 투과율 프로파일에 적어도 2개의 대역-통과 또는 "윈도우(window)"를 갖는 조정 불가능한(또한, "고정된"으로 지칭됨) 필터, 그리고 조정 가능한 스펙트럼 필터를 구동하는데 사용되는 직접 회로(IC) 드라이버에 작동 가능하게 연결된 제어기를 포함한다. 선택적으로, 카메라는 이미지 캡처를 실행하고 알고리즘을 처리하기 위한 이미지 프로세서 장치를 포함할 수 있다. 몇몇 예시적인 실시예에서, 이미지 센서는 (컬러 필터 어레이 또는 "CFA"가 없는)단색 센서일 수 있다. 몇몇 예시적인 실시예에서, 이미지 센서는 RGGB, RGBW 또는 RWWB 등과 같은 패턴을 갖는 바이어 유형 CFA를 갖는 컬러 이미지 센서일 수 있다. 몇몇 예시적인 실시예에서, 고정 필터는 VIS 파장 범위 내에서 투과하는(광의 통과를 허용하는) "조정된(adjusted)" IR 차단 필터(IRCF)일 수 있고 또한, IR 파장 범위 내의 광을 통과시키는 제 2 투과 윈도우(즉, 본질적으로 이중 대역 통과 필터)를 가진다. 용어 "조정된(adjusted)"은 투과 윈도우들 사이의 갭으로서 정의되며 (예를 들어, 광원 파장에 맞추거나 주변 광이 대기 흡수로 인하여 낮은 파장에서 작업하기 위한) 적용 요건에 따라서 선택되는 "노치(notch)"의 위치와 폭을 지칭한다. 몇몇 예시적인 실시예에서, 조정 가능한 스펙트럼 필터는 (적어도 2개의 투과 상태를 갖는) 에탈론의 형태인 미세-전자-기계 시스템(MEMS) 필터일 수 있다. 이중-용도 카메라는 선택적으로, 센서의 감도 범위 내의 파장(X)에서 물체 또는 스크린을 조명하기 위한 능동 조명기를 또한 포함할 수 있다.
조정 가능한 스펙트럼 필터가 하나의 이미징 모드, 예를 들어 VIS 모드에 있을 때, 센서 양자 효율(Qe)에 에탈론과 IRCF의 작용을 곱함으로써 얻은 조합된 스펙트럼 곡선은 대부분의 VIS 스펙트럼과 매우 작은 IR 세기를 투과시키며, 후자는 결과적으로 무시될 수 있다. 이어서, 다양한 이미지 처리 알고리즘이 이미지 프로세서에 의해 구현될 수 있다.
조정 가능한 스펙트럼 필터가 다른 이미징 모드, 예를 들어 IR 모드에 있을 때, 조합된 스펙트럼 곡선은 일부의 VIS 스펙트럼과 가능한 한 많은 IR 스펙트럼을 투과시킨다. 예로서, 조정 가능한 스펙트럼 필터가 에탈론이라면, 에탈론 미러의 코팅(즉, 코팅 재료 및 두께)에 따라서 다음의 두 가지 대안이 있는데, (1) VIS 투과 강도가 충분히 낮아서 IR 광을 쉽게 검출할 수 있음을 의미하는 IR 모드는 '순수(pure)'하거나 (2) IR 모드가 VIS와 '혼합(mixed)'되고 추가의 VIS 프레임을 획득하여 IR 프레임으로부터 감산해야 한다. 유리하게, 맞춤형 IRCF의 투과율 곡선와 특정 에탈론 스펙트럼 투과율 곡선(특정 에탈론 미러 갭을 구성함으로써 얻어짐)의 스펙트럼 조합은 IRCF가 임의의 부적절한 파장을 제거하기 때문에 원하는 투과율 곡선을 얻기 위한 추가의 자유도(DOF)를 제공한다.
다양한 실시예에서, 이미지 센서, 조정 가능한 스펙트럼 필터 및 조정 불가능한 다중-대역 통과 필터를 포함하는 시스템이 제공되며, 조정 가능한 스펙트럼 필터와 다중-대역 통과 필터가 물체와 이미지 센서 사이의 공통 광학 경로에 배열되며, 상기 시스템은 복수의 이미징 모드와 상관된 복수의 작동 상태로 조정 가능한 스펙트럼 필터를 위치시키도록 구성되고 작동 가능한 제어기를 더 포함하며, 복수의 이미징 모드 중 적어도 하나는 물체에 대한 각각의 이미지 데이터를 제공한다.
몇몇 예시적인 실시예에서, 조정 가능한 스펙트럼 필터는 조정 가능한 에탈론 장치를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 조정 가능한 에탈론 장치는 미세-전자-기계 시스템(MEMS) 에탈론 장치이다. 몇몇 실시예에서, MEMS 에탈론 장치는 전면 미러 및 후면 미러를 포함하며, 전면 및 후면 미러는 예비-응력이 가해진 미-작동 갭 크기만큼 초기 미-작동 에탈론 상태에서 분리되며, MEMS 에탈론 장치는 갭이 예비-응력이 가해진 미-작동 갭 크기보다 더 큰 작동 갭 크기를 가지는 적어도 하나의 작동 상태를 취하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 예비-응력이 가해진 미-작동 갭 크기는 전면 미러와 물리적으로 접촉하게 후면 스토퍼 구조물에 의해 결정되며, 후면 스토퍼 구조물은 전면 미러를 향하는 후면 미러의 제 1 표면에 형성된다.
상기 시스템의 몇몇 예에서, 조정 불가능한 다중-대역 통과 필터는 적어도 제 1 투과 윈도우 및 제 2 투과 윈도우를 포함하며, 각각의 투과 윈도우는 특정 파장 범위에 있는 광의 통과를 허용하며, 제 1 작동 상태에서 조정 가능한 필터는 제 1 파장 범위 밖에 있는 광의 통과가 조정 불가능한 다중-대역 통과 필터에 의해 차단되거나 감소되도록 조정 불가능한 다중 대역 통과 필터의 제 1 투과 윈도우의 파장 범위와 적어도 부분적으로 중첩되는 제 1 파장 범위에 있는 광의 통과를 허용하도록 위치되며, 제 2 작동 상태에서 조정 가능한 필터는 제 1 파장 범위와 상이한 제 2 파장 범위에 있는 광의 통과를 허용하도록 배치된다.
몇몇 예에서, 조정 가능한 필터의 제 2 파장 범위는 제 2 파장 범위 밖에 있는 광의 통과가 조정 불가능한 다중-대역 통과 필터에 의해 차단되거나 감소되도록 조정 불가능한 다중-대역 통과 필터의 제 2 투과 윈도우의 파장 범위와 적어도 부분적으로 중첩된다.
몇몇 예에서, 조정 불가능한 다중-대역 통과 필터의 제 1 투과 윈도우의 파장 범위는 이미지 센서를 향해 통과하는 광의 파장 범위가 제 1 파장 범위보다 더 좁아 지도록 조정 가능한 필터의 제 1 파장 범위보다 더 좁고/좁거나, 조정 불가능한 다중-대역 통과 필터의 제 2 투과 윈도우의 파장 범위는 이미지 센서를 향한 광 투과의 파장 범위가 제 2 파장 범위보다 더 좁아 지도록 조정 가능한 필터의 제 2 파장 범위보다 더 좁다.
몇몇 예에서, 제 1 작동 상태는 가시(VIS) 이미징 모드와 상관되며 제 2 작동 상태는 적외선(IR) 이미징 모드와 상관된다.
몇몇 예에서, 제 1 작동 상태는 제 1 IR 파장 범위에 대응하는 제 1 IR 이미징 모드와 상관되며 제 2 작동 상태는 제 1 파장 범위와 상이한 제 2 IR 파장 범위에 대응하는 제 2 IR 이미징 모드와 상관된다.
몇몇 실시예에 따라서, 조정 가능한 스펙트럼 필터 및 다중-대역 통과 필터가 물체와 이미지 센서 사이의 공통 광학 경로에 배열되며, 상기 조정 불가능한 다중-대역 통과 필터가 적어도 제 1 투과 윈도우 및 제 2 투과 윈도우를 포함하며, 각각의 투과 윈도우가 특정 파장 범위에 있는 광의 통과를 허용하는, 조정 가능한 스펙트럼 필터 및 조정 불가능한 다중-대역 통과 필터를 포함하는 이미징 시스템의 작동 방법이 제공되며, 상기 방법은 제 1 이미징 모드와 상관되는 제 1 작동 상태로 조정 가능한 스펙트럼 필터를 조정하는 단계를 포함하며, 제 1 작동 상태에서 조정 가능한 필터가 조정 불가능한 다중-대역 통과 필터의 제 1 투과 윈도우의 파장 범위와 적어도 부분적으로 중첩하는 제 1 파장 범위에 있는 광의 통과를 허용하도록 위치되어, 제 1 파장 범위 밖에 있는 광의 통과가 조정 불가능한 다중-대역 통과 필터에 의해 차단되거나 감소되며, 상기 방법은 제 2 이미징 모드와 상관되는 제 2 작동 상태로 조정 가능한 스펙트럼 필터를 조정하는 단계를 더 포함하며, 제 2 작동 상태에서 조정 가능한 필터가 제 1 파장 범위와 상이한 제 2 파장 범위에 있는 광의 통과를 허용하도록 위치된다.
몇몇 예에서, 조정 가능한 필터의 제 2 파장 범위는 제 2 파장 범위 밖에 있는 광의 통과가 조정 불가능한 다중-대역 통과 필터에 의해 차단되거나 감소되도록 조정 불가능한 다중-대역 통과 필터의 제 2 투과 윈도우의 파장 범위와 적어도 부분적으로 중첩된다.
몇몇 예에서, 조정 불가능한 다중-대역 통과 필터의 제 1 투과 윈도우의 파장 범위는 이미지 센서를 향해 통과하는 광의 파장 범위가 제 1 파장 범위보다 더 좁아 지도록 조정 가능한 필터의 제 1 파장 범위보다 더 좁고/좁거나, 조정 불가능한 다중-대역 통과 필터의 제 2 투과 윈도우의 파장 범위는 이미지 센서를 향해 통과하는 광의 파장 범위가 제 2 파장 범위보다 더 좁아 지도록 조정 가능한 필터의 제 2 파장 범위보다 더 좁다.
몇몇 예에서, 제 1 작동 상태는 VIS 이미징 모드와 상관되며 제 2 작동 상태는 IR 이미징 모드와 상관되며, 상기 방법은 조정 가능한 스펙트럼 필터가 제 1 작동 상태에 있는 동안 적어도 하나의 VIS 이미지를 캡처하고, 조정 가능한 스펙트럼 필터가 제 2 작동 상태에 있는 동안, IR 프로젝터를 활성화시키고 적어도 하나의 IR 이미지를 캡처하고, 적어도 하나의 IR 이미지의 이미지 데이터로부터 적어도 하나의 VIS 이미지의 이미지 데이터를 감산함으로써 IR 이미지 데이터를 향상시키는 단계를 더 포함한다.
몇몇 예에서, 제 1 작동 상태는 IR 이미징 모드와 상관되며 제 2 작동 상태는 셔터 모드와 상관되며, 상기 방법은 센서의 모든 픽셀 또는 대부분의 픽셀의 중첩 노출이 발생하는 시간 윈도우에 의한 조정 가능한 스펙트럼 필터의 조정을 제 1 작동 상태에 상관시키고, 시간 윈도우 중에 IR 프로젝터를 활성화시키고, 시간 윈도우 중에 IR 프로젝터를 활성화시고, 시간 윈도우 밖에서 조정 가능한 스펙트럼 필터의 조정을 제 2 작동 상태에 상관시키는 단계를 더 포함한다.
몇몇 예에서, 제 1 작동 상태는 VIS 이미징 모드와 상관되며 제 2 작동 상태는 셔터 모드와 상관되며, 상기 방법은 센서의 모든 픽셀 또는 대부분의 픽셀의 중첩 노출이 발생하는 시간 윈도우에 의한 조정 가능한 스펙트럼 필터의 조정을 제 1 작동 상태에 상관시키고, 시간 윈도우 중에 VIS 프로젝터를 활성화시키고, 시간 윈도우 밖에서 조정 가능한 스펙트럼 필터의 조정을 제 2 작동 상태에 상관시키는 단계를 더 포함한다.
다양한 실시예에서, 이미지 센서, 조정 가능한 스펙트럼 필터, 다중-대역 통과 필터 및 제어기를 포함하는 카메라의 제공 단계를 포함하며, 조정 가능한 스펙트럼 필터와 다중-대역 통과 필터가 물체와 이미지 센서 사이의 공통 광학 경로에 배열되며, 복수의 이미징 모드와 상관된 복수의 작동 상태로 조정 가능한 스펙트럼 필터를 위치시키도록 제어기를 구성하고 작동시키는 단계를 더 포함하며, 복수의 이미징 모드 중 적어도 하나가 물체에 대한 각각의 이미지 데이터를 제공하는 방법이 제공된다.
몇몇 실시예에서, 이미지 데이터가 적어도 하나의 투과 윈도우에 제공된다.
몇몇 실시예에서, 이미지 센서는 컬러 이미지 센서이며 적어도 하나의 투과 윈도우는 가시 투과 윈도우이다.
몇몇 실시예에서, 이미지 센서는 단색 이미지 센서이며 적어도 하나의 투과 윈도우는 적외선 투과 윈도우이다.
몇몇 실시예에서, 복수의 이미징 모드는 가시 이미징 모드와 적외선 이미징 모드를 포함한다.
몇몇 실시예에서, 복수의 이미징 모드는 두 개의 적외선 이미징 모드를 포함한다.
몇몇 실시예에서, 복수의 이미징 모드는 적외선 이미징 모드와 셔터 모드를 포함한다.
몇몇 실시예에서, 복수의 작동 상태는 3개의 이미징 모드와 상관된 3개의 상태를 포함한다.
본 명세서에 개시된 실시예의 비-제한적인 예가 이 단락 이후에 열거되는 본 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 아래에서 설명된다. 도면 및 설명은 본 명세서에 개시된 실시예를 예시하고 명료하게 하려는 의미이며 어떠한 방식으로든 제한적인 것으로 간주되어서는 안 된다. 상이한 도면에서의 동일한 요소는 동일한 도면 부호로 표시될 수 있다.
도 1a는 본 명세서에 개시된 몇몇 실시예에 따라 구성된 이중-모드 또는 다중-모드 이미징을 위한 이미징 시스템을 개략적으로 예시하며,
도 1b는 컬러 이미지 센서의 적색, 녹색 및 청색 응답 곡선을 도시하며,
도 1c는 흑백 이미지 센서의 응답 곡선을 도시하며,
도 1d는 예에 따라서, 2개의 작동 상태로 위치된 조정 불가능한 4-대역 통과(4-윈도우) 필터 및 조정 가능한 스펙트럼 필터의 투과율 곡선을 개략적으로 예시하며,
도 2a는 본 명세서에 개시된 조정 가능한 MEMS 에탈론 장치의 예시적인 제 1 실시예를 등각도로 개략적으로 도시하며,
도 2b는 도 2a의 장치를 횡단면도로 도시하며,
도 3a는 제작된 대로의 초기, 응력이 가해지지 않은 미-작동 상태에서의 도 2b의 장치를 도시하며,
도 3b는 초기 예비-응력이 가해진 미-작동 상태에서의 도 2a의 장치를 도시하며,
도 3c는 작동 상태에서의 도 2b의 장치를 도시하며,
도 4는 도 2a 또는 도 2b의 장치에서 기능성 기계적 층의 평면도를 개략적으로 도시하며,
도 5는 다중 전극을 갖는 캡을 도시하며,
도 6a는 본 명세서에 개시된 조정 가능한 MEMS 에탈론 장치의 예시적인 제 2 실시예를 횡단면도로 그리고 제작된 대로의 초기, 응력이 가해지지 않은 미-작동 상태로 개략적으로 도시하며,
도 6b는 초기 예비-응력이 가해진 미-작동 상태에서의 도 6a의 장치를 도시하며,
도 6c는 작동 상태에서의 도 6b의 장치를 도시하며,
도 7은 도 6의 장치에서 SOI 웨이퍼의 핸들 층의 저면도를 도시하며,
도 8a는 일 실시예에 따른, 가시 이미징 모드에서의 에탈론의 투과율 곡선을 도시하며,
도 8b는 일 실시예에 따른 IR 이미징 모드에서의 에탈론의 투과율 곡선을 도시하며,
도 9a는 도 8a의 실시예에 따른 가시 이미징 모드에서의 에탈론 및 IRCF의 조합된 투과율 곡선을 도시하며,
도 9b는 도 8b의 실시예에 따른 IR 이미징 모드에서의 에탈론 및 IRCF의 조합된 투과율 곡선을 도시하며,
도 10a는 도 8a의 실시예에 따른 가시 이미징 모드에서 얻어진 전체 시스템 스펙트럼 응답(TSSR)을 도시하며,
도 10b는 도 8b의 실시예에 따른 IR 이미징 모드에서 얻어진 TSSR을 도시하며,
도 11a는 다른 실시예에 따른 가시 이미징 모드에서의 에탈론의 투과율 곡선을 도시하며,
도 11b는 다른 실시예에 따른 IR 이미징 모드에서의 에탈론의 투과율 곡선을 도시하며,
도 12a는 도 11a의 실시예와 관련된 가시 이미징 모드에서의 에탈론 및 IRCF의 조합된 투과율 곡선을 도시하며,
도 12b는 도 11b의 실시예와 관련된 IR 이미징 모드에서의 에탈론 및 IRCF의 조합된 투과율 곡선을 도시하며,
도 13a는 도 11a의 실시예와 관련된 가시 이미징 모드에서 얻어진 TSSR을 도시하며,
도 13b는 도 11b의 실시예와 관련된 IR 이미징 모드에서 얻어진 TSSR을 도시하며,
도 14a는 실시예에 따른 제 1 IR 이미징 모드에서의 에탈론의 투과율 곡선을 도시하며,
도 14b는 실시예에 따른 제 2 IR 이미징 모드에서의 에탈론의 투과율 곡선을 도시하며,
도 15a는 도 14a의 실시예에 따른 제 1 IR 이미징 모드에서의 에탈론 및 이중-대역 통과 필터의 조합된 투과율 곡선을 도시하며,
도 15b는 도 14b의 실시예에 따른 제 2 IR 이미징 모드에서의 에탈론 및 이중-대역 통과 필터의 조합된 투과율 곡선을 도시하며,
도 16a는 도 14a의 실시예에 따른 제 1 IR 이미징 모드에서 얻어진 TSSR을 도시하며,
도 16b는 도 14b의 실시예에 따른 제 2 IR 이미징 모드에서 얻어진 TSSR을 도시하며,
도 17a는 셔터 모드의 제 1 예에서의 에탈론의 투과율 곡선을 도시하며,
도 17b는 셔터 모드의 제 1 예에서의 에탈론 및 이중-대역 통과 필터의 조합된 투과율 곡선을 도시하며,
도 17c는 셔터 모드의 제 1 예에서 얻어진 TSSR을 도시하며,
도 18a는 셔터 모드의 제 2 예에서의 에탈론의 투과율 곡선을 도시하며,
도 18b는 셔터 모드의 제 2 예에서의 에탈론 및 삼중-대역 통과 필터의 조합된 투과율 곡선을 도시하며,
도 18c는 셔터 모드의 제 2 예에서 얻어진 TSSR을 도시한다.
도 1a는 본 명세서에 개시된 몇몇 실시예에 따라 구성된 이중-모드 또는 다중-모드 이미징을 위한 이미징 시스템을 개략적으로 예시하며,
도 1b는 컬러 이미지 센서의 적색, 녹색 및 청색 응답 곡선을 도시하며,
도 1c는 흑백 이미지 센서의 응답 곡선을 도시하며,
도 1d는 예에 따라서, 2개의 작동 상태로 위치된 조정 불가능한 4-대역 통과(4-윈도우) 필터 및 조정 가능한 스펙트럼 필터의 투과율 곡선을 개략적으로 예시하며,
도 2a는 본 명세서에 개시된 조정 가능한 MEMS 에탈론 장치의 예시적인 제 1 실시예를 등각도로 개략적으로 도시하며,
도 2b는 도 2a의 장치를 횡단면도로 도시하며,
도 3a는 제작된 대로의 초기, 응력이 가해지지 않은 미-작동 상태에서의 도 2b의 장치를 도시하며,
도 3b는 초기 예비-응력이 가해진 미-작동 상태에서의 도 2a의 장치를 도시하며,
도 3c는 작동 상태에서의 도 2b의 장치를 도시하며,
도 4는 도 2a 또는 도 2b의 장치에서 기능성 기계적 층의 평면도를 개략적으로 도시하며,
도 5는 다중 전극을 갖는 캡을 도시하며,
도 6a는 본 명세서에 개시된 조정 가능한 MEMS 에탈론 장치의 예시적인 제 2 실시예를 횡단면도로 그리고 제작된 대로의 초기, 응력이 가해지지 않은 미-작동 상태로 개략적으로 도시하며,
도 6b는 초기 예비-응력이 가해진 미-작동 상태에서의 도 6a의 장치를 도시하며,
도 6c는 작동 상태에서의 도 6b의 장치를 도시하며,
도 7은 도 6의 장치에서 SOI 웨이퍼의 핸들 층의 저면도를 도시하며,
도 8a는 일 실시예에 따른, 가시 이미징 모드에서의 에탈론의 투과율 곡선을 도시하며,
도 8b는 일 실시예에 따른 IR 이미징 모드에서의 에탈론의 투과율 곡선을 도시하며,
도 9a는 도 8a의 실시예에 따른 가시 이미징 모드에서의 에탈론 및 IRCF의 조합된 투과율 곡선을 도시하며,
도 9b는 도 8b의 실시예에 따른 IR 이미징 모드에서의 에탈론 및 IRCF의 조합된 투과율 곡선을 도시하며,
도 10a는 도 8a의 실시예에 따른 가시 이미징 모드에서 얻어진 전체 시스템 스펙트럼 응답(TSSR)을 도시하며,
도 10b는 도 8b의 실시예에 따른 IR 이미징 모드에서 얻어진 TSSR을 도시하며,
도 11a는 다른 실시예에 따른 가시 이미징 모드에서의 에탈론의 투과율 곡선을 도시하며,
도 11b는 다른 실시예에 따른 IR 이미징 모드에서의 에탈론의 투과율 곡선을 도시하며,
도 12a는 도 11a의 실시예와 관련된 가시 이미징 모드에서의 에탈론 및 IRCF의 조합된 투과율 곡선을 도시하며,
도 12b는 도 11b의 실시예와 관련된 IR 이미징 모드에서의 에탈론 및 IRCF의 조합된 투과율 곡선을 도시하며,
도 13a는 도 11a의 실시예와 관련된 가시 이미징 모드에서 얻어진 TSSR을 도시하며,
도 13b는 도 11b의 실시예와 관련된 IR 이미징 모드에서 얻어진 TSSR을 도시하며,
도 14a는 실시예에 따른 제 1 IR 이미징 모드에서의 에탈론의 투과율 곡선을 도시하며,
도 14b는 실시예에 따른 제 2 IR 이미징 모드에서의 에탈론의 투과율 곡선을 도시하며,
도 15a는 도 14a의 실시예에 따른 제 1 IR 이미징 모드에서의 에탈론 및 이중-대역 통과 필터의 조합된 투과율 곡선을 도시하며,
도 15b는 도 14b의 실시예에 따른 제 2 IR 이미징 모드에서의 에탈론 및 이중-대역 통과 필터의 조합된 투과율 곡선을 도시하며,
도 16a는 도 14a의 실시예에 따른 제 1 IR 이미징 모드에서 얻어진 TSSR을 도시하며,
도 16b는 도 14b의 실시예에 따른 제 2 IR 이미징 모드에서 얻어진 TSSR을 도시하며,
도 17a는 셔터 모드의 제 1 예에서의 에탈론의 투과율 곡선을 도시하며,
도 17b는 셔터 모드의 제 1 예에서의 에탈론 및 이중-대역 통과 필터의 조합된 투과율 곡선을 도시하며,
도 17c는 셔터 모드의 제 1 예에서 얻어진 TSSR을 도시하며,
도 18a는 셔터 모드의 제 2 예에서의 에탈론의 투과율 곡선을 도시하며,
도 18b는 셔터 모드의 제 2 예에서의 에탈론 및 삼중-대역 통과 필터의 조합된 투과율 곡선을 도시하며,
도 18c는 셔터 모드의 제 2 예에서 얻어진 TSSR을 도시한다.
본 명세서에 개시된 몇몇 실시예에 따라 구성된 이중-용도 또는 이중-모드 이미징을 위한 이미징 시스템(또한 "카메라(camera)"로 지칭됨)(100)을 개략적으로 예시하는 도 1a가 참조된다. 시스템(100)은 조정 가능한 스펙트럼 필터(예를 들어, 에탈론)(102), 조정 불가능한 다중 대역 통과 필터(MBF)(104) 및 이미지 센서(또는, 간단히 "센서")(106)를 포함한다. 조정 불가능한 다중 대역 통과 필터는 (소위 "노치(notch)"에 의해 분리된)투과 윈도우를 제외하고 센서가 민감한 모든 스펙트럼(예를 들어, CMOS 기반 이미지 센서의 경우 400 내지 1100nm)을 차단한다. 따라서, 이는 MBF 대신에 또는 MBF와 상호 교환적으로 이후에 사용되는 용어인 "다중-윈도우 필터(multi-window filter)"로 또한 지칭될 수 있다. 에탈론(102) 및 MBF(104)는 물체 또는 스크린(도시되지 않음)으로부터 센서(106)를 향한 광 전파의 일반적인 광학 경로(108)에 배열된다. 몇몇 실시예에서, 센서(106)는 단색 센서일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 센서(106)는 (CFA를 갖는)컬러 센서일 수 있다. CFA는 예를 들어, RGGB, RGBW 또는 RWWB 퍼-픽셀 필터 배열을 포함하는(이에 한정되지 않음) 베이어 패턴(Bayer pattern)을 갖는 임의의 유형의 CFA 일 수 있다.
MBF(104)는 일반적으로 다중-윈도우 필터일 수 있으며, 여기서 "다중-윈도우(multi-window)"는 복수의 투과 윈도우를 갖는 필터를 지칭한다. 예를 들어, MBF(104)는 이중-윈도우 필터, 삼중-윈도우 필터, 사중-윈도우 필터 등일 수 있다. 본 명세서에 개시된 시스템 및 방법에 유용한 이중-윈도우 필터의 예는 미국, 일리노이주 60067, 우드워크 레인 팔라틴 322 소재의 Midwest Optical Systems, Inc.에 의해 제작된 가시(VIS) 및 940 nm IR 대역용 DB940 이중-대역 통과 필터, 및 미국, 캘리포니아주 92010, 칼스배드, 라이온스헤드 애비뉴 슈트 비. 3160 소재의 Sunex Inc.에 의해 제공되는 VIS 및 850 nm IR 대역용 IRC40 이중-대역 통과 필터를 포함한다. DB940은 VIS 광(예를 들어, 400 내지 650 nm)을 투과하고 X = 940 nm의 IR 영역(예를 들어, 920 내지 980 nm)에서 좁은 투과 윈도우를 가진다. 940 ㎚ 및 830 ㎚ 투과 윈도우는 예시로서 주어진 것이며 VIS 또는 IR 대역의 다른 투과 윈도우를 갖는 필터는 공지되어 있고 상업적으로 이용 가능함에 주목해야 한다. 본 명세서에 개시된 시스템 및 방법에 유용한 삼중-대역 통과 필터에 대한 예는 약 514, 605 및 730 nm를 중심으로 투과 윈도우를 갖는 Semrock FF01-514/605/730-25 필터를 포함한다.
몇몇 예시적인 실시예에서, 센서는 컬러 필터 어레이(CFA)에 의해 덮인 복수의 센서 픽셀을 갖는 컬러 이미지 센서이다. 도 1b는 예시적인 실시예에 사용된 컬러 이미지 센서(Nikon D700)의 적색, 녹색 및 청색 응답 곡선을 도시한다. 곡선은 이러한 이미지 센서에 대한 CFA 투과 + 센서 스펙트럼 감도의 표준화 결과를 표현한다. 도 1c는 단색(흑백) 이미지 센서의 표준화 응답 곡선을 도시한다.
도 1d는 2개의 작동 상태(또는 "모드(mode)")인, "모드 I(mode I)" 및 "모드 Π(mode Π)"로 위치된 조정 불가능한 4-대역 통과(4-윈도우) 필터 및 조정 불가능한 스펙트럼 필터의 투과율 곡선을 개략적으로 예시한다. 투과율이 높은 고정 필터의 4개의 윈도우는 윈도우 1, 윈도우 2, 윈도우 3 및 윈도우 4이다. 조정 가능한 필터의 모드 I에서, 투과율은 낮은 파장 범위(예를 들어, 도시된 바와 같이 약 400 내지 720 nm)에서 낮고 더 높은 파장 범위(예를 들어, 도시된 바와 같이 약 780 내지 1000 nm)에서 높다. 조정 가능한 필터의 모드 II에서, 투과율은 낮은 파장 범위(예를 들어, 도시된 바와 같이 약 400 내지 620 nm)에서 높고 더 높은 파장 범위(예를 들어, 약 650 내지 1000 nm)에서 낮다. 두 개의 필터의 조합된 작용 또는 작동은 몇몇 스펙트럼 범위 또는 윈도우(들)에서 광을 차단할 수 있고 다른 스펙트럼 범위 또는 윈도우(들)에서 (예를 들어, 이미지 센서를 향한) 광의 높은 투과를 허용한다. 예를 들어, 높은 투과율은 모드 I과 윈도우 4의 조정 가능한 필터의 조합된 작용으로 인해, 그리고 모드 II와 각각 윈도우 1 및 2의 조정 가능한 필터의 조합된 작용으로 인해 얻어진다. 예를 들어, 모드 I 또는 II와 윈도우 3의 조정 가능한 필터의 조합된 작용으로 인해 광 차단이 얻어진다.
몇몇 예에서, 시스템(100)은 에탈론(102)에 작동 가능하게 결합되고 적어도 두 개의 작동 상태, 예를 들어 컬러(VIS) 이미징 모드에서의 컬러 이미지 획득을 위한 작동 상태와 IR 이미징 모드에서의 IR 이미지 획들을 위한 작동 상태로 에탈론을 위치(구동)시키도록 구성되고 작동될 수 있다. 이미지화될 소스 물체(도시되지 않음)와 에탈론 사이의 광학 경로(108)에 배열된 광학 블록(114)은 선택적으로 이미징 시스템(100)의 부분일 수 있다. 선택적으로, 이미징 시스템은 또한, 이미지 캡처를 실행하고 알고리즘을 처리하기 위한 프로세서(112), 및 구조화된 광(SL) 프로젝터(도시되지 않음), 예를 들어 캐나다, 퀘벡, 라친, 32 애비뉴, 1869 소재의 OSELA INC.에 의해 만들어진 IR SL 프로젝터를 포함할 수 있다. 이미징 시스템은 홍채 인식 용례를 위한 광원(LED와 같은 - 도시되지 않음)을 선택적으로 더 포함할 수 있다.
일 예에서, 에탈론(102)은 도 2 내지 도 5 또는 도 7을 참조하여 상세히 설명되는 조정 가능한 미세-전자-기계 시스템(MEMS) 패브리-페로(Fabry-Perot; FP) 에탈론 장치이다. 다른 실시예에서, 다른 조정 가능한 스펙트럼 필터가 특정 목적을 위해 사용될 수 있다. 이후, MEMS FP 에탈론은 간단함을 위해 "에탈론(etalon)"으로 지칭될 수 있다.
다중-윈도우 필터는 광학 경로를 따라 상이한 장소에 위치될 수 있음에 주목해야 한다. 예를 들어, 이는 (도시된 바와 같이) 에탈론(102)과 센서(106) 사이, 또는 광학 블록(114)과 에탈론(102) 사이에 위치될 수 있다.
시스템(100)은 센서가 민감한 스펙트럼의 적어도 2개의 별도 영역(대역)(예를 들어, CMOS 센서에 대해 400 내지 1100 nm)에서의 이미징에 적용될 수 있다. 이는 본 명세서에서 "다중-대역 이미징(multi-band imaging)"으로 지칭된다. 적어도 2개의 스펙트럼 대역은 예를 들어, VIS 스펙트럼 범위, IR 스펙트럼 범위 또는 VIS와 IR 스펙트럼 범위 모두에 있을 수 있다.
도 2a는 본 명세서에 개시되고 도면 부호 102'로 표시된 조정 가능한 MEMS 에탈론 장치의 제 1 예를 등각도로 개략적으로 도시한다. 도 2b는 A-A로 표시된 평면을 따르는 장치(102')의 등각 횡단면을 도시한다. 장치(102')는 XYZ 좌표계와 관련하여 도시되며, 이는 또한 다음의 모든 도면에 대해서도 유지된다. 또한, 도 3a, 도 3b 및 도 3c는 3가지 구성(상태): 제작된 대로의(응력이 가해지지 않은) 미-작동 상태(도 3a), 예비-응력이 가해진 미-작동 상태(도 3b) 및 작동 상태(도 3c)로 평면 A-A에서의 장치(102')의 횡단면을 도시한다. 장치(102')는 2개의 실질적으로 평탄하고 평행한 미러/반사-표면인, "후면(back)" 갭에 의해 분리된 바닥(또는 "후면(back)") 미러(202) 및 최상부(또는 "틈새") 미러(204)를 포함한다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "전면(front)" 및 "후면(back)"은 광선을 향하는 장치의 방위를 반영한다. 도시된 바와 같이, 전면(최상부) 미러는 에탈론에 입사하는 광선의 경로에서 제 1 미러이다. 일 예에서, 미러는 평탄한 유리판 또는 웨이퍼로 형성된다. 본 명세서에 사용된 바와 같이 용어 "유리(glass)"는 에탈론 및 이미지 센서가 원하는 방식으로 기능을 하기 위해 요구되는 파장 범위의 광에 대한 적합한 투명성을 갖는 임의의 재료(예를 들어, 석영 또는 실리카) 또는 재료의 조합을 포함하도록 광범위하게 해석되어야 한다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "판(plate)", "웨이퍼(wafer)" 또는 "층(layer)"은 2개의 평행한 평면에 의해 한정되고 폭 및 두께보다 실질적으로 더 큰 길이를 갖는 실질적으로 2-차원 구조물을 지칭한다. "층(layer)"은 또한, (다른 층에 대해서 마이크로미터의 전형적인 두께와는 반대로 나노미터-두께에 이르는)훨씬 더 얇은 구조물을 지칭할 수 있다. 실시예에서, 후면 미러(202)는 장치의 기판으로서의 역할을 또한 하는 유리 웨이퍼에 형성된다. 다른 실시예에서, 후면 미러(202)는 광선이 통과하는 중앙 섹션("틈새")이 광의 파장에 대해 투명하도록 "하이브리드" 판 또는 하이브리드 재료로 형성될(예를 들어, 유리로 만들어질) 수 있는 반면에, 틈새를 둘러싸는 판 섹션은 상이한 재료, 예를 들어 실리콘으로 만들어진다. 하이브리드 특징은 미러의 강성과 강도를 증가시킬 수 있다.
제작된 대로의 상태인 도 3a에서, 전면 미러와 후면 미러 사이의 후면 갭은 g0로 표시된 크기를 가진다. 미-작동 상태인 도 3b에서, 후면 갭은 g1으로 표시된 크기를 가진다. 작동 상태인 도 3c에서, 후면 갭은 g2로 표시된 크기를 가진다. 미러는 서로에 대해 이동 가능하여 후면 갭이 특정 최소 갭 크기(gMn)와 최대 갭 크기(gMx) 사이에서 조정될 수 있다. 도시된 특정 좌표계에서 Z 방향으로 이동한다. 구체적으로, 본 명세서에 개시된 특정 예에 따라서, 후면 미러(202)는 고정되고 전면 미러(204)는 이동 가능하다. 갭 크기는 예비-응력이 가해진 미-작동 상태에서 최소이므로, g1 = gMn이다. 최대 후면 갭 크기(gMx)는 "최대(maximal)" 작동 상태에 대응한다. 물론, 후면 갭이 gMn과 gMx 사이의 값(g2)을 가지는 많은 작동 상태(및 심지어 작동 상태의 연속 범위)가 있다.
장치(102')는 이미지 센서에 도달하도록 설계된 광선을 차단하지 않는 방식으로 미러(202 및 204)들 사이에 위치된 제 1 스토퍼 구조물(또한, "후면 스토퍼(back stopper)"로 지칭됨)(206)를 더 포함한다. 후면 스토퍼(206)는 어느 하나의 미러에 형성될 수 있다. 초기 제작된 대로의 미-작동 상태인 도 3a에서, 2개의 미러가 서로 근접하게 위치되며, 최소 갭 거리(gMn)는 변위 제한기로서 기능을 하는 후면 스토퍼(206)에 의해 한정된다. 스토퍼(206)의 추가 기능은 외부 충격 및 진동으로 인한 전면 미러의 바람직하지 않은 변위를 방지하는 것이다. 후면 스토퍼(206)는 미러들 사이의 접촉을 방지하고 gMn이 결코 0이 되지 않도록 보장한다. 그들의 크기가 작고 광학 신호를 상당히 애매하게 하지 않는다면 이들은 광학 틈새 영역 내에 위치될 수 있다. 광학 틈새 영역 내의 후면 스토퍼의 위치는 이동 가능한 전면 미러(204)의 변위가 최소가 되는 방식으로 최적화될 수 있다. 몇몇 예에서, 후면 스토퍼(206)는 패턴화된 Cr-Au 층, Ti-Au 층 또는 Ti-Pt 층과 같은 금속으로 만들어진다. 최상부 및 후면 미러의 반사율/투명도는 에탈론의 원하는 스펙트럼 투과율 특성에 따라서 선택된다. 몇몇 예에 따라서, 각각의 미러는 어느 정도로 반-반사적(semi-reflective)이다.
장치(102')는 개구("틈새")(210)를 갖는 장착 프레임 구조물(또는 간단히 "프레임")(208)을 더 포함한다. 프레임(208)은 예를 들어, 단결정 실리콘으로 만들어지고 전면 미러(204)에 (예를 들어, 접합함으로써)고정적으로 부착된다. 즉, 미러(204)는 프레임(208)에 "장착(mounted)"되고 따라서 프레임(208)과 함께 이동한다. 개구(210)는 광선이 전면 미러를 통해 에탈론에 입사하게 한다. 따라서 전면 미러는 또한 "틈새 미러(aperture mirror)"로 때때로 지칭된다.
몇몇 예에서, 후면 미러(202) 및 선택적으로 전면 미러(204)는 유리 층/기판 에 증착된 티타늄 산화물(TiO2) 층을 포함한다. 특정 예에서, 본 명세서에 개시된 장치는 프레임 구조물의 작동을 가능하게 하기 위해서(그리고 그에 의해서 전면 미러의 이동을 유발하기 위해서) 프레임(208)을 향하는 표면의 후면 미러(202)에 형성된 하나 이상의 전극(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 대체 작동 기구, 예를 들어 압전 작동(piezoelectric actuation), 켈빈(Kelvin) 힘 등이 적용될 수 있다. 후면 미러 쪽으로 또는 후면 미러로부터 멀어지는 전면 미러의 이동은 에탈론의 스펙트럼 투과 대역 프로파일을 조정한다.
장치(102')는 예를 들어, 단결정 실리콘으로 만들어진 앵커 구조물(또는 간단히 "앵커(anchor)")(212)을 더 포함한다. 앵커(212) 및 프레임(208)은 굴곡/현수 구조물에 의해 서로 부착된다. 현수 구조물은 예를 들어, 굽힘 또는 비틀림 스프링, 그러한 스프링의 조합, 또는 전면 미러를 지지하는데 적합한 얇은 도넛-형상 멤브레인의 형태로 패턴화된 앵커 구조물(212)의 영역일 수 있다. 장치(102')에서, 현수 구조물은 복수의 서스펜션 스프링/굴곡부를 포함한다. 몇몇 예에 따라서, 장치(102')에서, 복수의 서스펜션 스프링/굴곡부는 단결정 실리콘으로 만들어진 4개의 스프링(214a, 214b, 214c 및 214d)을 포함한다. 다른 예에서, 스프링/굴곡부는 유리로 만들어진다. 프레임(208), 앵커(212) 및 스프링(214)은 함께, 도 4의 평면도에 도시된 "기능성 기계적 층(functional mechanical layer)"(400)을 형성한다.
도 3a 내지 도 3c는 입사광을 향하는 전면 미러(204)의 표면이 프레임(208)에 부착되는 것을 도시한다. 또한, 4개의 스프링(214a, 214b, 214c 및 214d)(도 4 참조)을 포함하는 굴곡 구조물이 앵커(212) 및 프레임 구조물(208)에 부착되지만 전면 미러에 부착되지 않음을 도시한다.
프레임(208)은 스페이서 구조물(또는, 간단히 "스페이서(spacer)")(216)에 의해 후면 미러(202)로부터 이격된다. 몇몇 예에 따라서, 스페이서(216)는 유리 재료로 형성될 수 있다. 스페이서(216)는 미러(202)가 형성된 판으로부터 프레임과 스프링을 분리하는데 사용된다. 원칙적으로 Si 앵커(212)가 스페이서(216) 없이 바닥 판에 직접적으로 부착될 수 있지만, 이는 스프링의 매우 큰 변형을 요구한다. 채택된 기하학적 구조에 대해서, 이러한 변형은 스프링 재료의 강도 한계를 넘어서며, 이는 스페이서 층(216)의 존재를 요구한다. 기술적인 이유로, 몇몇 예에서, 이동 가능한 전면 미러(204)와 스페이서(216) 모두는 동일한 유리 판(웨이퍼)으로 제작된다. 이는 유리 및 Si 웨이퍼가 웨이퍼 레벨에서 접합되기 때문에 제작을 간단하게 한다. 이러한 이유로, 장치(102')는 본 명세서에서 유리-Si-유리(GSG) 장치로 지칭된다.
장치(102')는 그에 형성되거나 그에 부착되는 전극(220)을 갖는 캡 판(또는, 간단히 "캡(cap"))(218)을 더 포함한다(도 3a 내지 도 3c 참조). 전극(220)은 예를 들어, 캡(218)의 바닥 측에(미러를 향하게) 위치될 수 있다. 전극(220)은 캡(218)의 대향(최상부) 측에 위치된 하나 이상의 접합 패드(226)와 하나 이상의 관통-유리 비아(224)를 통해 영구적인 전기 접촉을 이룬다. 전극(220)은 프레임(208)의 작동을 위해 사용된다(그에 의해서 전면 미러(204)의 이동을 유발한다). 캡은 프레임(208)과 전극(220) 사이에 "전면(front)"(또한, "정전기(electrostatic)"로 지칭됨) 갭(d)을 제공하는 제 1 오목부(공동)(219)를 포함한다. 제작된 대로의 구성(후면 미러에 장치를 접합하기 이전)인 도 3a에서, 갭(d)은 크기(d0)를 가진다. 접합 후인 도 3b에 도시된 예비-응력이 가해진 미-작동 상태에서, 갭(d)은 최대 크기(dMx)를 가진다. 임의의 작동 상태에서(도 3c에서와 같이), 갭(d)은 크기(d2)를 가진다. 장치(102')는 프레임(208)과 캡(218) 사이를 분리하는 전면 스토퍼(222)를 더 포함한다. 몇몇 예에서, 전면 스토퍼(222)는 캡 전극(220)으로부터 프레임(208)을 전기 절연시킨다(이들 사이의 전기 단락을 방지한다). 몇몇 예에서, 전면 스토퍼(222)는 전면 미러(204)와 후면 미러(202) 사이에 최대 갭을 한정한다.
예에서, 캡은 유리 재료로 만들어진다. 다른 예에서, 캡(218)은 광선이 통과하는 중앙 섹션("틈새(aperture)")이 광의 파장에 대해 투명하도록 "하이브리드(hybrid)" 판 또는 하이브리드 재료로 만들(예를 들어, 유리로 만들)어질 수 있는 반면에, 틈새를 둘러싸는 판 섹션은 상이한 재료, 예를 들어 실리콘으로 만들어진다. 하이브리드 특징은 캡의 강성과 강도를 증가시킬 수 있다.
특히 이미징 용례와 관련된 특정 예에서, 미러(202 및 204)의 길이(L) 및 폭(W)(도 2a)은 한편으로, 상대적으로 넓은 다중 픽셀 이미지 센서로 광을 통과시키는데 (예를 들어, 수백 마이크로미터(㎛) 내지 수 밀리미터(mm) 정도로)충분히 커야 한다. 다른 한편으로, 최소 갭(gMn)은 에탈론의 원하는 스펙트럼 투과율 특성을 허용하는데 충분히 작아야 한다(예를 들어, 수십 나노 미터(nm)). 이는 미러들 사이의(예를 들어, 측면 치수(W 및 L)와 최소 갭 거리(gMn) 사이의) 광학 공동의 큰 종횡비를 초래하며, 이는 차례로, 그의 폭/측면 공간 방향을 따라서 에탈론의 색 공간 투과 대역의 공간 왜곡을 감소시키거나 방지하기 위해 미러들 사이에 정확한 각도 정렬이 유지될 것을 요구한다. 몇몇 예에서, gMn은 20 나노미터(nm)에 이르는 값을 가질 수 있는 반면에, gMx는 2 마이크로미터까지의 값을 가질 수 있다. 일 예에 따라서, gMx의 값은 300 내지 400 nm일 수 있다. 특정 값은 요구되는 광학 파장에 의존하고 특정 용례에 의해 좌우된다. 따라서, gMx는 gMn보다 1 내지 2 차수 크기만큼 더 클 수 있다. 특정 예에서, L 및 W는 각각 약 2 밀리미터(mm)일 수 있으며 스프링(214)은 각각 약 50 ㎛ 두께, 약 30 ㎛ 폭 및 약 1.4 mm 길이일 수 있다. 특정 예에서, 캡(218), 후면 미러(202) 및 전면 미러(204)의 유리 층의 두께는 약 200 ㎛일 수 있다. 몇몇 예에서, L = W이다.
모든 치수는 단지 예로서 주어진 것이며 어떤 식으로든 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다는 것을 이해해야 한다.
또한, 도 3a 내지 도 3c는 장치(102')의 구조뿐만 아니라 그의 요소의 몇몇에 대한 기능에 관한 부가 정보를 제공한다. 언급된 바와 같이, 도 3a는 초기의, 제작된 대로의 응력이 가해지지 않은 미-작동 상태의 장치(102')를 도시한다. 제작된 대로의 전면 미러(204)는 후면 스토퍼(206)와 접촉하지 않는다. 도 3b는 전면 미러(204)가 후면 스토퍼(206)와 물리적으로 접촉하는, 초기 예비-응력이 가해진 미-작동 상태에서의 도 3a의 장치를 도시한다. 물리적 접촉은 스페이서 층(216)이 후면 미러(202)의 유리 판에 스페이서(216)의 공융 접합을 위해 (후면 미러(202)를 포함하는)유리 웨이퍼 기판과 접촉되게 압박될 때 스프링을 통해 프레임에 가해진 응력에 의해 유도된다. 따라서, 도 3b(뿐만 아니라 도 6b)에 도시된 구성은 "예비-응력이 가해진(pre-stressed)"으로 불린다. 도 3c는 후면 미러(202)로부터 멀리 이동된 전면 미러(204)가 후면 스토퍼(206)와 전면 스토퍼(222) 사이의 중간 위치에 있는 작동 상태의 장치를 도시한다.
후면 미러(202)는 조립/접합 후에 스프링의 예비-응력을 제공하도록 설계된 깊이(t)를 갖는 제 2 오목부(228)를 포함한다. 몇몇 예에 따라서, 오목부 깊이(t)는 한편으로 스프링의 변형 및 후면 스토퍼(206)에 이동 가능한 전면 미러(204)의 부착으로 인해 발생하는 접촉력이 장치의 정상적인 취급 중의 충격 및 진동의 경우에 접촉을 유지하는데 충분히 높도록 선택된다. 다른 한편으로, 몇몇 예에서, 오목부 깊이(t)와 요구되는 최대 이동 거리(최대 후면 갭 크기)(gMx)를 더한 조합된 값은 전극(220)과 프레임(208) 사이의 갭에 대한 제작된 대로의("정전기(electrostatic)") 갭 크기(do)의 1/3보다 더 작아서(도 3a), 캡에 위치된 전극에 의해 프레임의 안정하고 제어 가능한 정전기 작동을 제공한다. 특정 예에서, 제작된 대로의 정전기 갭(do)은 약 3 내지 4 ㎛의 값을 가질 수 있으며 t는 약 0.5 내지 1 ㎛의 값을 가질 수 있다. 용량성 작동기의 안정한 이동 거리가 제작된 대로의 정전기 갭의 1/3, 즉 d0/3이기 때문에, 안정한 작동을 위한 요건은 t + gMx < do/3이다.
특정 예에서, 미-작동 상태는 이동 가동한 미러(204)가 현수되어 있고 후면 스토퍼(206) 또는 전면 스토퍼(222) 중 어느 하나와 접촉하지 않는 구성을 포함할 수 있음에 주목해야 한다.
도 3c에 도시된 작동 상태에서, 장착 링 및 전면 미러는 후면 미러로부터 멀리 변위된다. 이는 작동 전극으로서 역할을 하는 작동 기판의 하나 이상의 영역/전극(220)과 하나 이상의 영역 프레임(208) 사이에 전압(V)을 인가함으로써 달성된다.
몇몇 예에 따라서, 장치(102')는 완전 투명하다. 이는 투명한 후면 미러(202), 투명한 전면 미러(204) 및 투명한 캡(218)뿐만 아니라 투명한 기능성 기계적 층(400)을 포함한다. 완전 투명성의 한 가지 장점은 장치가 두 측면에서 광학적으로 관찰될 수 있다는 점이다. 다른 장점은 이러한 구조가 미러, 회절 격자 또는 렌즈와 같은 이동 가능한 기계/광학 요소를 포함한 많은 다른 광학 장치에 유용할 수 있다는 점이다. 몇몇 예에서, 장치(200)는 완전한 유리 구조물로 구성되며, 여기서 기능성 기계적 층은 최상부 미러를 지지하는 현수 구조물을 수용/한정하도록 패턴화되는 유리 기판을 포함하며, 현수 구조물은 복수의 유리 스프링/굴곡부를 포함한다.
도 4는 기능성 기계적 층(400)의 평면도를 개략적으로 도시한다. 이 도면은 또한, 전면 미러(204)의 외부 윤곽(402), 틈새(210), 앵커 구조물(212), 스프링(214a 내지 214d) 및 스페이서 구조물의 윤곽(404)을 도시한다.
도 5는 여기서 도면 부호 220a, 220b, 220c 및 220d로 표시된 복수의 전극(220)을 갖는 캡(218)의 평면도를 개략적으로 도시한다. 도시된 전극(220)의 수와 형상은 단지 예로서 도시된 것이며 제한적인 것으로 해석되어서는 안 된다. 몇몇 예에 따라서, 3개의 전극(220)은 Z 방향으로 프레임의 변위와 X 및 Y 축에 대한 프레임의 기울임 모두를 제어하는 것이 요구된다. 예를 들어. 도 5에 도시된 바와 같이, 다중 전극 영역은 전면 미러(204)가 Z 방향을 따라서 상하 자유도(DOF)로 작동될 수 있도록 캡(218)에 제작될 수 있고 또한, 추가의 각도(DOF(s))를 제공하기 위해서 (예를 들어, 두 개의 축(X 및 Y)에 대해서)기울어질 수 있다. 이는 전면 미러(204)와 후면 미러(202) 사이의 각도 정렬에 관한 조정을 허용한다.
다음은 본 명세서에 개시된 요지의 몇몇 예에 따른, 장치(102')의 사용 방법에 관한 예이다. 장치(102')는 에탈론을 초기 예비-응력이 가해진 미-작동 상태(도 3b)로부터 (예를 들어, 도 3c에서와 같은)작동 상태로 유도하도록 작동된다. 그러한 작동은 프레임(208) 및 전면 미러(204)를 후면 미러(202)로부터 멀리 이동시켜 미러들 사이의 후면 갭을 증가시킨다. 후면 갭의 유리하게 안정한 제어는 제작된 대로의(그리고 응력이 가해지지 않은) 초기 최대 전면 갭 크기(do)(도 3a)가 조합된 오목부 깊이(t)와 요구된 최대 이동(후면 갭) 크기(gMx)보다 약 3 배 더 큰 혁신적인 설계에 의해 가능해진다. 이는 병렬 커패시터 정전기 작동기의 안정한 범위가 전극들 사이의 초기 거리의 1/3이기 때문이다.
일 예에 따라서, 장치(102')는 특정 용례를 위한 예비-구성된 필터로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 장치는 2개의 상이한 상태를 취하도록 예비-구성될 수 있으며, (스토퍼에 의해 설정된 바와 같이)2개의 상태 중 각각 하나의 상태에서 미러들 사이의 갭은 원하는 파장에 따른다. 예를 들어, 하나의 상태는 제 1 파장 범위가 에탈론을 통과하게 하는 필터를 제공하는 반면에, 다른 상태는 제 2 파장 범위가 에탈론을 통과하게 한다. 그러한 "2진 모드(binary mode)" 필터에 관한 설계는 두 상태들 사이에서 미러의 간단하고 정확한 변위와 관련이 있고, 간단한 제작을 허용한다.
일 예에 따라서, 하나의 상태는 제 1 파장 범위가 에탈론을 통과하게 하도록 선택된 초기 미-작동 에탈론 상태(g1)(여기서, 미러들 사이의 갭 크기는 스토퍼(206)에 의해 한정됨)이며, 다른 상태는 제 2 파장 범위가 에탈론을 통과하게 하도록 선택되는, 갭이 예비-응력이 가해진 미-작동 갭 크기보다 더 크고 전면 스토퍼(222)의 높이와 동일한 전기 갭(d2)을 초래하는 작동 갭 크기(g2)를 가지는 하나의 작동 상태이다. 제 2 상태에서, 프레임(208)은 전면 스토퍼(212)와 접촉한다.
도 6a 내지 도 6c는 본 명세서에 개시된 조정 가능한 MEMS 에탈론 장치의 제 2 예를 횡단면도로 개략적으로 도시한다. 도 6a는 스페이서(116)를 후면 미러(102)에 접합하기 전인 제작된 대로의(응력이 가해지지 않은) 구성으로 장치(102")를 도시한다. 도 5b는 초기의 예비-응력이 가해진 미-작동 상태로 장치(102")를 도시하는 반면에, 도 5c는 작동 상태로 장치(102")를 도시한다. 장치(102")는 SOI 웨이퍼 및 SOI 제작 기술을 사용하고, 따라서 본 명세서에서 GSG 장치(102')와는 대조되게 "SOI 장치"로 지칭된다. 장치(102")는 장치(102')의 구조와 유사한 구조를 가지며, 많은 그의 요소(따라서, 동일한 도면 부호로 표시됨)를 포함한다. SOI 웨이퍼와 기술 모두가 공지되어 있기 때문에, 다음은 당업계에 공지된 SOI 용어를 사용한다.
도 6a에서, 전면 미러(104)는 후면 미러(102)의 후면 스토퍼(206)와 물리적으로 접촉하지 않지만, 도 6b에서 예비-응력은 전면 미러(204) 및 후면 스토퍼(206)의 물리적 접촉을 유도한다. 도 6c에서, 전면 미러(204)는 후면 미러(202)로부터 멀어지게 이동되고 SOI 장치에서 SOI 웨이퍼의 핸들 층(602)으로 만들어지는 후면 스토퍼(206)와 전극(620) 사이의 중간 위치에 있다. SOI 웨이퍼는 핸들 층이 기판으로서의 역할뿐만 아니라 전극(620)의 제작을 위해서 사용된다. 프레임(208)은 대향 전극으로서 역할을 하는 영역을 포함한다. SOI 웨이퍼의 장치 Si 층에 있는 앵커 구조물(층)(212)은 스프링(214a 내지 214d)을 통해 프레임(208)에 연결된다. 앵커(212)는 BOX 층(610)을 통해 핸들 층(602)에 부착된다. Si 장치와 핸들 층 사이의 갭은 도면 부호 630에 의해 표시된다. 갭(630)은 프레임 아래 및 스프링 아래의 BOX 층(610)을 에칭함으로써 생성된다. 개구(640)가 핸들 층(602)에 형성되어, 전면 미러(204) 및 후면 미러(202)을 -Z 방향으로 광선에 노출시킨다.
제작된 대로의 상태에서, 후면 미러(202)를 포함한 유리판에 스페이서(216)를 접합하기 전에, 프레임과 핸들 층 사이의 갭(630)은 크기(d0)를 가지며 BOX 층의 두께와 동일하다(도 6a). 접합 후에, 갭(630)은 BOX 층(610)의 두께에서 오목부(228)의 깊이(t)와 후면 스토퍼(206)의 높이를 뺀 크기와 동일한 크기(dMX)를 가진다. 따라서, 전면 미러(204)가 후면 스토퍼(206)와 접촉할 때 스프링이 변형되고 해제된 갭(630)의 크기가 감소하기 때문에, 예비-응력으로 인해 dMX는 d0보다 더 작다. 작동시, 도 6c에 도시된 바와 같이, 프레임(208)은 후면 미러(202)로부터 멀어지게 전면 미러(204)를 끌어당겨, 갭(630)의 크기를 d2로 추가로 감소시키고 후면 갭의 크기를 (최대로, 최대 크기(gMx)까지)증가시킨다.
도 7은 SOI 웨이퍼의 핸들 층의 저면도의 개략적인 예시를 도시한다. 도면은 전극(620)들 사이의 절연 트렌치(702)를 도시한다. 특정 예에서, 핸들 층(620)의 하나 이상의 영역/전극은 서로 실질적으로 전기 절연되는 2개 이상의 영역을 포함할 수 있다. 따라서, 핸들 층(620)과 프레임(208)의 이들 2개 이상의 영역들 사이에 상이한 전위의 인가는 전면 미러와 후면 미러 사이의 평행도를 조정하게 한다. 예를 들어, 핸들 층의 2개 이상의 영역은 전면 미러와 후면 미러 사이의 평행도가 두 개의 축에 대해서 2차원적으로 조정될 수 있도록 배열된 적어도 3개의 영역을 포함할 수 있다.
본 명세서에 개시된 장치(100, 102'및 102")의 조정 가능한 에탈론은 이미징 용례에 사용될 수 있다. 예를 들어, 이들 장치는 넓은 스펙트럼 대역(예를 들어, 스펙트럼의 장파장 측에 있는 적외선[IR] 또는 근적외선(NIR) 파장으로부터 스펙트럼의 단파장 측에 있는 자외선 및/또는 자외선(UV) 파장에 이르는 가시(VIS) 범위까지 연장하는 대역)에 걸쳐 조정 가능한 넓은 동적 필터로서 설계되고 사용될 수 있다. 부가적으로 및/또는 대안적으로, 그러한 장치는 넓은 스펙트럼 투과율 프로파일(예를 들어, 이미지 그래빙(image grabbing)/이미징 용례에 적합한 대략 60 내지 120 nm의 스펙트럼 투과율 프로파일의 반치전폭(FWHM))을 갖도록 그리고 30 nm 정도 또는 그 보다 큰 연속 피크들 사이에 상대적으로 큰 자유 스펙트럼 범위(FSR)를 또한 가짐으로써 양호한 색상 분리를 제공하도록 설계될 수 있다.
본 명세서에 개시된 장치는 예를 들어, 정전기 작동을 사용하여 에탈론의 스펙트럼 투과율 및 다른 특성을 조정한다. 용어 "정전기(electrostatic)" 작동은 장치의 두 층의 각각에 있는 하나 이상의 전극들 사이에 평행 판 정전기력에 의해 제공된 근접 갭 작동을 지칭하는데 사용된다. 예를 들어, 장치(102')에서, 정전기 작동은 프레임(208)의 하나 이상의 영역과 캡(218)의 바닥 표면에 형성/증착된 하나 이상의 전극(220) 사이에 전압을 인가함으로써 수행된다. 장치(102")에서, 정전기 작동은 프레임(208)의 하나 이상의 영역과 핸들 층(602)의 하나 이상의 영역 사이에 전압을 인가함으로써 수행된다. 이는 미러들 사이의 변위 및 그에 따른 에탈론의 조정 가능성을 제공한다.
정전기 작동의 핵심 과제 중 하나는 정적 전극(예를 들어, 전극(220 또는 620))을 향한 접근 전극(예를 들어, 장치(102')와 장치(102") 모두의 장착 프레임(208))의 안정적 변위를 이들 사이의 초기 갭의 1/3까지 제한하는 소위, 풀-인(pull-in) 불안정성의 존재이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 정전기 작동 구성에서, 핸들 층과 장착 프레임 사이 또는 전극(220)과 장착 프레임 사이의 초기 갭은 요구되는 최대 광학 갭(gMx)보다 상당히 더 크다(적어도 4 내지 5 배). 그러므로, gMn 내지 gMx 범위에서 전면 미러와 후면 미러 사이의 갭은 작동기의 안정한 범위에 있으며 풀-인 불안정성이 제거된다.
전술한 바와 같이, 정전기 작동은 본 명세서에 개시된 바와 같은 MEMS 에탈론 장치에 적용할 수 있는 전면 미러와 후면 미러 사이의 갭을 조정하는데 사용되는 작동 기구의 일례일 뿐이며 제한적인 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 명세서에 개시된 요지는 압전 작동 및 켈빈 힘 작동과 같은 다른 유형의 작동 기구를 추가로 고려한다.
구체적으로, 몇몇 예에서, 에탈론 시스템은 전압의 인가로 후면 미러로부터 멀어지는 프레임 구조물의 작동을 가능하게 하도록(그에 의해서 전면 미러의 이동을 유발하도록) 프레임 구조물에 부착되는 압전 작동 구조물을 포함한다. 몇몇 예에서, 작동시, 프레임(208)은 전면 미러(204)을 후면 미러(202)로부터 멀어지게 당김으로써, 이들 사이의 갭의 크기를 증가시키고 따라서 후면 갭의 크기를 증가시킨다. 프레임의 다른 부품/굴곡부/스프링에 여러 압전 작동 구조물을 배치함으로써, 틈새 미러와 에탈론의 후면 미러 사이의 평행도가 제어될 수 있다.
에탈론
예 1
예시적인 제 1 실시예에서, 에탈론은 각각의 미러(202 및 204)의 유리 다음에 120 nm MgF2 층 및 MgF2 층의 최상부에 80 nm TiO2를 갖는 2 층 코팅을 포함한다. 이는 미러들 사이의 240 nm의 갭에 VIS 이미징 모드를 제공하며 미러들 사이의 30 nm의 갭에 IR 이미징 모드를 제공한다.
도 8a는 가시 이미징 모드에서 에탈론의 투과율 곡선을 도시한다. 표준화된 투과율 값은 0(투과 없음) 내지 1(완전 투과)이다. 도 8b는 IR 이미징 모드에서 에탈론의 투과율 곡선을 도시한다. VIS 이미징 모드에서, 에탈론은 주로 400 내지 700 nm의 파장 범위에서 투과한다. IR 이미징 모드에서, 에탈론은 약 400 내지 500 nm의 좁은 VIS 범위뿐만 아니라 약 750 내지 1000 nm의 IR 범위에서 투과한다. 두 경우에서, 투과율 곡선은 연속적이며, VIS와 NIR 사이의 스펙트럼 범위에서 딥(dip)은 여전히 상당한 에너지(최대 진폭의 약 20 내지 30%)를 나타낸다.
IR 이미징 모드가 미-작동 에탈론 상태로(갭(gMn)으로) 달성되고 VIS 이미징 모드가 작동 에탈론 상태로 달성되는 상기 예는 결코 제한적인 의미가 아님을 주목해야 한다. 명료하게 하기 위해, 상이한 미러 코팅을 사용함으로써, 미-작동 에탈론 상태로 VIS 모드를 그리고 작동 에탈론 상태로 IR 모드를 달성할 수 있다(아래의 예 2 참조).
도 9a는 도 8a의 VIS 상태에서의 에탈론 및 VIS 이미징 모드의 940 nm에서 노치를 갖는 IRCF의 조합된 투과율 곡선을 도시한다. 도 9b는 도 8b의 IR 상태에서의 에탈론 및 IR 이미징 모드에서의 동일한 IRCF의 조합된 투과율 곡선을 도시한다. 두 이미지 모드에서, IRCF는 성능을 개선한다. IRCF의 하나의 주된 기여는 (IR-노치 대역 내의 것을 제외하고) 가시 범위 밖의 모든 파장의 진폭이 (최대 진폭의 20 내지 30%까지 대신으로) 0으로 감소된다는 점이다. 즉, 튜과율에 대한 조합된 에탈론-IRCF 효과는 두 개의 별개의 스펙트럼 범위 또는 대역을, 하나는 VIS에 그리고 다른 하나는 NIR에 있는 형성하는 것이며, 두 개의 스펙트럼 대역은 "갭(gap)"에 의해, 즉 (VIS 모드에 대해) 무시할 수 있는 영역에 의해 또는 (IR 모드에 대해) 작은 VIS/IR 에너지 비율에 의해 분리된다. 에너지는 원하는 파장 범위에 대한 투과율 곡선의 적분에 의해 계산될 수 있다.
일 예에서, 본 명세서에 개시된 이미징 시스템은 VIS 모드에서 적어도 25:1의 VIS/IR 에너지 비율(IR 에너지인 에너지의 4%) 및 IR 모드에서 적어도 3:2의 VIS/IR 에너지 비율(IR 에너지인 에너지의 40%)을 얻을 수 있다. IRCF가 없으면, 많은 양의 원하지 않는 에너지가 이미지 센서에 도달하여 VIS 및 IR 이미지 모두를 손상시킬 수 있다. 표준 IRCF("노치(notch)"가 없는 IRCF)가 있으면, IR 대역을 캡처하는 것이 불가능할 것이다.
도 10a는 VIS 이미징 모드에서의 전체 시스템 스펙트럼 응답(TSSR)을 도시한다. 도 10b는 IR 이미징 모드에서의 TSSR을 도시한다. 당업자는 TSSR이 이미지로 처리될 수 있는 이미지 데이터를 나타낸다는 것을 이해할 것이다.
상기 도면은 본 명세서에 개시된 카메라의 주요 장점 중 하나를 명확하게 표현하며: VIS 모드인 도 10a에서, RGB 이미지 데이터는 거의 모든 IR 간섭 또는 노이즈 없이 획득된다. IR 모드에서, 스펙트럼의 상당한 IR 성분이 IR 이미지 데이터를 제공하는 반면에, (청색을 제외한)스펙트럼의 VIS(RGB) 부분은 상당히 감소된다. 각각의 이미지 데이터로부터 얻어진 이미지는 단일 광학 축을 공유하며, 이는 등록에 유리함에 주목해야 한다. NIR 신호 추출을 개선하기 위해서 광축의 공유가 활용될 수 있다. 대안적으로, 청색 픽셀로부터의 정보는 무시 될 수 있으며 NIR 정보는 녹색 및 적색 픽셀에서만 추출될 수 있다.
에탈론
예 2
예시적인 제 2 실시예에서, 각각의 에탈론 미러는 다음과 같은 4-층 코팅을 포함한다: 1층(유리 다음) - 174 nm의 MgF2, 2층 - 97 nm의 Ti02, 3층 - 140 nm의 MgF2, 및 4층 - 29 nm의 TiO2. 이는 미러들 사이의 20 nm의 갭에 VIS 이미징 모드를 그리고 미러들 사이의 150 nm의 갭에 IR 이미징 모드를 제공한다.
제 1 예와 유사하게, 도 11a는 가시 이미징 모드에서의 에탈론의 투과율 곡선을 도시하는 반면에, 도 11b는 IR 이미징 모드에서의 에탈론의 투과율 곡선을 도시한다. 도 12a는 에탈론 및 VIS 이미징 모드의 830 nm에서 노치를 갖는 IRCF의 조합된 투과율 곡선을 도시하는 반면에, 도 11b는 에탈론 및 IR 이미징 모드의 830 nm에서 노치를 갖는 IRCF의 조합된 투과율 곡선을 도시한다. 도 13a는 VIS 이미징 모드에서의 TSSR을 도시하는 반면에, 도 13b는 IR 이미징 모드에서의 TSSR을 도시한다. (VIS 모드에서) VIS/IR 비율이 없거나 (IR 모드에서) VIS/IR 비율이 작은 갭에 의해 분리된 두 개의 별개의 스펙트럼 영역을 초래하는 투과율에 대한 에탈론과 IRCF의 조합의 효과가 명확하게 보인다.
사용 방법
제 1 예에서, 본 명세서에 개시된 시스템은 IR 이미징 모드에서의 조정 가능한 스펙트럼 필터(에탈론)에 의해 TSSR(또는 "혼합된 이미지(blended images)")로부터 스크린의 IR 이미지를 얻는데 사용될 수 있다(예를 들어, 도 12b 또는 도 13b 참조). 사용 방법에서, 제어기는 적어도 2개의 작동 상태로 에탈론을 위치시키도록 구성되고 작동 가능하며, 이 방법은 IR 이미징 모드에서 2개 이상의 연속적인 프레임을 취하는 단계를 포함할 수 있다. 제 1 프레임은 IR 프로젝터(깊이 재구성에 사용되는 IR 패턴을 투사함)없이 또는 IR 프로젝터가 꺼진 상태에서 노출된다. 제 2 프레임은 IR 프로젝터가 켜진 상태에서 노출된다. 그러한 여러 개의 프레임을 취함으로써, 예를 들어 공지된 높은 다이나믹 레인지(HDR) 방법으로 상이하게 노출된 여러 프레임을 더 큰 다이나믹 레인지의 하나의 프레임에 조합하여 전체 다이나믹 레인지를 증가시킬 수 있다. 제 2 프레임은 스크린으로부터 반사된 투사된 적외선 에너지를 추가하여 제 1 프레임과 동일한 에너지를 캡처한다. 프로젝터가 켜져 있을 때 스크린 다이나믹 레인지를 지원하기 위해서 노출 시간과 게인과 같은 카메라 매개변수를 조정할 필요가 있을 수 있다. 노출 사이 그리고 노출 중의 카메라 움직임으로 인해 이미지가 정렬되지 않을 수 있으므로, 전역 등록 방법이 프레임을 정렬시키는데 활용될 수 있다. 그러한 방법은 (HDR 알고리즘과 같은) 유사한 문제에 대해 주지되어 있고 일반적이다. 노출 중 그리고 노출 사이에서 스크린 내의 물체의 움직임이 또한, 고정될 필요가 있을 수 있다. 또한, 공지되고 일반적인 로컬 등록 알고리즘(Local registrations algorithm)이 이러한 목적으로 활용될 수 있다. 제 1 및 제 2 프레임이 정렬되면, IR 투사된 에너지에만 대응하는 이미지 데이터를 얻기 위해서 픽셀 단위로 제 2 이미지로부터 제 1 이미지를 감산하는 것이 이제 가능하다.
예를 들어, 센서의 x, y에 위치된 한 픽셀에서 스크린의 조합된 가시 및 적외선 에너지가 'Sx,y'이며 동일한 픽셀에서 IR 투사된 에너지가 'Rx,y'이라고 가정한다. 제 1 프레임을 'F1'로 나타내며 제 2 프레임을 'F2'로 나타낸다. 그러면, Flx,y = S1x , y이며 F2x,y = S2x,y + Rx,y이다. 그러면 레지스트레이션은 대응하는 픽셀 위치를 x', y'로 조정할 것이며 이 픽셀에 대한 결과로 투사되는 IR 데이터는 다음과 같다:
IRx,y = F2x y- F1x'y' = S2x,y + Rx,y - S1x',y' = Rx,y.
제 2 예에서, 본 명세서에 개시된 시스템은 가시광 데이터로부터 IR 이미지를 깨끗이 하기 위해서 VIS 이미지를 사용하는 TSSR로부터 스크린의 IR 이미지를 얻는데 사용될 수 있다. 사용 방법에서, 제어기는 적어도 2개의 작동 상태로 에탈론을 위치시키도록 구성되고 작동 가능하며, 이 방법은 꺼진 IR 프로젝터 및 VIS 상태의 에탈론으로 VIS 이미지를 취하는 단계를 포함할 수 있다. 이어서, 적외선 이미지는 켜진 IR 프로젝터 및 IR 상태 또는 모드로 전환된 에탈론으로 취해진다. 제 2(IR) 이미지는 스크린으로부터 반사된 투사된 IR 에너지에 더하여 제 1 이미지의 에너지와 유사한(그러나, 가시 범위에서 두 가지 모드 필터의 스펙트럼 투과율의 차이로 인해 동일하지는 않음) 일부 가시 에너지를 캡처할 것이다. 카메라 매개변수, 전역 등록 및 로컬 등록의 조정은 위의 제 1 예와 같이 수행될 필요가 있을 수 있다. 이어서, 제 1 이미지는 상기 제 1 예와 같이, 적외선 투사 에너지에만 대응하는 이미지를 얻기 위해서 픽셀 단위로 제 2 이미지로부터 감산될 수 있다.
제 3 예에서, 본 명세서에 개시된 시스템은 다중 윈도우 IR 필터 및 단색 이미지 센서에 의해 2 개의 상이한 IR 이미지를 얻는데 사용될 수 있다. 사용 방법에서, 제어기는 에탈론을 적어도 2 개의 작동 상태, 즉 제 1 IR 이미징 모드에서 제 1 IR 대역 이미지 획득을 위한 제 1 상태 및 제 2 IR 이미징 모드에서 제 2 IR 대역 이미지 획득을 위한 제 2 상태로 위치시키도록 구성되고 작동 가능하다. 선택적으로, 이미징 시스템은 구조화된 광(SL) 프로젝터(도시되지 않음), 예를 들어 캐나다, 퀘벡, 라친, 32 애비뉴, 1869 소재의 OSELA INC.에 의해 만들어진 IR SL 프로젝터를 또한 포함할 수 있다. 이미징 시스템은 홍채 인식 용례를 위한 (LED와 같은)광원을 선택적으로 더 포함할 수 있다.
2개의 IR 이미징 모드에서 시스템의 작동은 전술한 VIS 및 IR 모드에서 그의 작동과 유사하다. 도 14a는 제 1 IR 이미징 모드에서 에탈론의 투과율 곡선을 도시한다. 도 14b는 제 2 IR 이미징 모드에서 에탈론의 투과율 곡선을 도시한다. 도 15a는 제 1 IR 이미징 모드에서 에탈론과 이중 대역 통과 필터의 조합된 튜과율 곡선을 도시한다. 도 15b는 제 2 IR 이미징 모드에서 에탈론과 이중 대역 통과 필터의 조합된 투과율 곡선을 도시한다. 도 16a는 도 14a 및 도 15a의 실시예에 관한 제 1 IR 이미징 모드에서의 TSSR을 도시한다. 도 16b는 도 14b 및 도 15b의 실시예에 관한 제 2 IR 이미징 모드에서의 TSSR을 도시한다.
제 4 예에서, 본 명세서에 개시된 시스템은 적외선에서 구조화된 광 용례에 사용될 수 있다. IR 투사된 광이 SL 시스템의 경우와 같이 패턴화될 때, IR 이미지 데이터로부터 깊이 정보를 추출하는 것이 가능하다. 그러한 깊이 재구성은 IR 광의 패턴이 캡처된 각각의 프레임마다 변할 수 있는 단일 노출 또는 다중 노출을 활용한다. 깊이 재구성은 예를 들어, 이미지에서 투사된 패턴을 식별하고 이를 추출하기 위해서 피쳐 추출 및 경계 인식에 관한 공지된 방법을 사용하여 수행될 수 있다.
제 5 예에서, 노출 중에, 고정된 필터 투과 윈도우를 통한 투과 세기를 감소 또는 최소화하는 모드에서 에탈론을 구성하는 것이 때때로 선호된다. 그러한 모드는 본 명세서에서 '셔터 모드(shutter mode)'로 지칭된다. 셔터 모드는 고유한 모드가 아니며, 이는 필터 투과가 감소되는 다중 투과 모드일 수 있음을 의미한다. 그러한 모드는 LED, VCSEL 등과 같은 조명기(illuminator) 또는 프로젝터의 짧은 투사 기간과 비교하여 긴 노출 기간과 함께 사용될 때 유익할 수 있다.
이러한 예에서, 제어기는 적어도 2 개의 작동 상태, 즉 IR 프로젝터가 켜진 상태에서 IR 밴드 이미지 획득을 위한 제 1 상태 및 IR 프로젝터가 꺼진 상태인 "셔터 모드(shutter mode)"의 제 2 상태로 에탈론을 위치시키도록 구성되고 작동 가능하다. 특히, 제 2 상태에 대해서, 에탈론은 조정 불가능한 필터에 의해 차단되거나(또는 적어도 실질적으로 감소되거나) 센서의 감도 파장 범위를 벗어나는 임의의 파장 범위의 통과를 허용하도록 위치될 수 있다. 이들 두 상태는 이미지 프로세서가 롤링 셔터 유형 이미지 센서로부터 이미지 획득을 위해 작동할 수 있는 동안 전환될 수 있으며, 따라서 입사 광에 대한 이미지 센서의 노출 시간을 효과적으로 감소시킨다.
일 예에 따라서, 제어기는 2개의 상태들 사이에서의 전환을 제어하도록 구성되고 작동 가능하여, 모든(또는 적어도 그의 대부분) 픽셀의 중첩 노출이 발생하며 제 2 상태가 미리 결정된 시간주기 이전 및/또는 이후에 활성화되는 시간 윈도우 내에서 제 1 상태의 활성화가 미리 결정된 시간 주기 동안에 수행된다. 제어기는 미리 결정된 시간주기 동안 IR 프로젝터를 활성화시킴으로써 IR 투사 시간주기를 감소시키도록 추가로 구성되고 작동 가능하다. 이러한 접근법은 충분한 신호대 잡음 비를 유지하면서 (예를 들어 안구 안전 또는 에너지 소비의 이유로) IR 프로젝터의 광에 대한 노출을 감소시킬 수 있다.
본 명세서에 개시된 요지는 "셔터 모드(shutter mode)"로 작동하도록 구성된 이미지 획득 시스템에 통합된 그의 투과율 프로파일에 하나의 대역 통과 또는 "윈도우(window)"를 갖는 조정 불가능한 필터를 추가로 고려한다. 이러한 예에 따라서, 제어기는 에탈론의 2개의 작동 상태, 즉 이미지 캡처 상태인 하나의 상태와 이미지 차단 상태(또는 "셔터 모드(shutter mode)")인 다른 하나의 상태 사이에서 전환을 동기화하도록 구성되고 작동할 수 있다.
예에 따라서, 이미지 캡처 상태에서, 에탈론은 조정 불가능한 필터의 단일 투과 윈도우의 파장 범위와 중첩하는 파장 범위의 통과를 허용하도록 위치된다. 제어기는 두 상태들 사이의 전환을 제어하도록 구성되고 작동될 수 있어서, 모든 (또는 그의 적어도 대부분) 픽셀의 중첩 노출이 발생하는 시간 윈도우 내에서 이미지 캡처 상태의 활성화가 미리 결정된 시간 주기 동안 수행된다. 이러한 시간 주기의 이전 및 이후에, 에탈론은 에탈론이 조정 불가능한 필터에 의해 차단되는(또는 적어도 실질적으로 감소되는) 임의의 파장 범위의 통과를 허용하도록 위치되는 이미지 차단 상태로 설정된다. 예를 들어, 투과 윈도우가 IR 범위에 있다고 가정하면, 제어기는 시간 주기 동안 IR 프로젝터를 활성화함으로써 전술한 바와 같이 IR 프로젝터의 시간 주기를 감소시키도록 추가로 구성되고 작동 가능하다.
(IR의 TSSR이 도 16a 및 도 16b에 도시되는) 위의 제 3 예에 사용된 이중 대역 통과 필터를 갖는 셔터 모드 작동의 제 1 예가 도 17a 내지 도 17c에 도시된다. 도 17a는 셔터 모드에서 에탈론의 투과율 곡선을 도시하며, 도 17b는 셔터 모드에서 에탈론과 이중-대역-통과 필터의 조합된 투과율 곡선을 도시하며, 도 17c는 셔터 모드에서 TSSR을 도시한다.
삼중 대역 통과 필터를 갖는 셔터 모드 작동의 제 2 예는 도 18a 내지 도 18c에 도시된다. 도 18a는 셔터 모드에서 에탈론의 투과율 곡선을 도시하며, 도 18b는 셔터 모드에서 에탈론과 삼중-대역-통과 필터의 조합된 투과율 곡선을 도시하며, 도 18c는 셔터 모드에서 TSSR을 도시한다.
컴팩트 디지털 카메라와 다중-대역 통과(멀티-윈도우) 필터 및 조정 가능한 필터를 조합한 본 명세서에 개시된 시스템의 한 가지 장점은 공간 해상도의 손실 없이 적어도 2개의 별도 대역에서 이미지 데이터의 획득을 허용한다는 점이다. 다른 장점은 빔 스플리터를 기반으로 하는 이미징 시스템에서, 또는 별도의 상이한 파장의 이미징에 각각 전용되는 2개 이상의 카메라 모듈을 포함하는 이미징 시스템에서 2개 이상의 이미지 센서를 잠재적으로 대체할 수 있다는 점이다.
본 출원에 언급된 모든 특허 및 특허 출원은 본 명세서에 기재된 모든 목적을 위해 그 전체가 원용에 의해 본 출원에 포함된다. 본 출원에서 임의의 참조문헌의 인용 또는 확인은 그러한 참조 문헌이 선행 기술로 이용 가능하거나 인정된다는 것을 시인하는 것으로 해석되지 않아야 함을 강조한다.
본 개시가 특정 실시예 및 일반적으로 관련된 방법의 관점에서 설명되었지만, 실시예 및 방법에 대한 변경 및 치환이 당업자에게 자명할 것이다. 본 개시는 본 명세서에서 설명된 특정 실시예에 의해 제한되지 않고 첨부된 청구범위의 범주에 의해서만 제한되는 것으로 이해해야 한다.
Claims (35)
- 시스템으로서,
a) 이미지 센서, 조정 가능한 스펙트럼 필터 및 조정 불가능한 다중-대역 통과 필터를 포함하며, 상기 조정 가능한 스펙트럼 필터와 다중-대역 통과 필터가 물체와 이미지 센서 사이의 공통 광학 경로에 배열되며,
b) 복수의 이미징 모드와 상관된 복수의 작동 상태로 조정 가능한 스펙트럼 필터를 위치시키도록 구성되고 작동 가능한 제어기를 포함하며, 상기 복수의 이미징 모드 중 적어도 하나는 물체에 대한 각각의 이미지 데이터를 제공하는
시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 이미지 데이터가 적어도 하나의 투과 윈도우에 제공되는
시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 이미지 센서는 컬러 이미지 센서인
시스템. - 청구항 3에 있어서,
상기 적어도 하나의 투과 윈도우는 가시 투과 윈도우인
시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 이미지 센서는 단색 이미지 센서인
시스템. - 청구항 5에 있어서,
상기 적어도 하나의 투과 윈도우는 적외선 투과 윈도우인
시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 복수의 이미징 모드는 가시 이미징 모드와 적외선 이미징 모드를 포함하는
시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 복수의 이미징 모드는 두 개의 적외선 이미징 모드를 포함하는
시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 복수의 이미징 모드는 적외선 이미징 모드와 셔터 모드를 포함하는
시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 복수의 작동 상태는 3개의 이미징 모드와 상관된 3개의 상태를 포함하는
시스템. - 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조정 가능한 스펙트럼 필터는 조정 가능한 에탈론(etalon) 장치를 포함하는
시스템. - 청구항 11에 있어서,
상기 조정 가능한 에탈론 장치는 미세-전자-기계-시스템(MEMS) 에탈론 장치인
시스템. - 청구항 12에 있어서,
상기 MEMS 에탈론 장치는 전면 미러 및 후면 미러를 포함하며, 상기 전면 및 후면 미러는 예비-응력이 가해진 미-작동 갭 크기를 갖는 갭만큼 초기 미-작동 에탈론 상태에서 분리되며, 상기 MEMS 에탈론 장치는 갭이 예비-응력이 가해진 미-작동 갭 크기보다 더 큰 작동 갭 크기를 가지는 적어도 하나의 작동 상태를 취하도록 구성되는
시스템. - 청구항 13에 있어서,
상기 예비-응력이 가해진 미-작동 갭 크기는 전면 미러와 물리적으로 접촉하게 후면 스토퍼 구조물에 의해 결정되며, 상기 후면 스토퍼 구조물은 전면 미러를 향하는 후면 미러의 제 1 표면에 형성되는
시스템. - 방법으로서,
a) 이미지 센서, 조정 가능한 스펙트럼 필터, 다중-대역 통과 필터 및 제어기를 포함하는 카메라의 제공 단계를 포함하며, 상기 조정 가능한 스펙트럼 필터와 다중-대역 통과 필터가 물체와 이미지 센서 사이의 공통 광학 경로에 배열되며,
b) 복수의 이미징 모드와 상관된 복수의 작동 상태로 조정 가능한 스펙트럼 필터를 위치시키도록 제어기를 구성하고 작동시키는 단계를 포함하며, 상기 복수의 이미징 모드 중 적어도 하나는 물체에 대한 각각의 이미지 데이터를 제공하는
방법. - 청구항 15에 있어서,
상기 복수의 이미징 모드 중 적어도 하나는 적어도 하나의 투과 윈도우에 있는 물체에 대한 각각의 이미지 데이터를 제공하는
방법. - 청구항 16에 있어서,
상기 적어도 하나의 투과 윈도우는 가시 투과 윈도우인
방법. - 청구항 16에 있어서,
상기 적어도 하나의 투과 윈도우는 적외선 투과 윈도우인
방법. - 청구항 15에 있어서,
상기 복수의 이미징 모드는 가시 이미징 모드와 적외선 이미징 모드를 포함하는
방법. - 청구항 15에 있어서,
상기 복수의 이미징 모드는 두 개의 적외선 이미징 모드를 포함하는
방법. - 청구항 15에 있어서,
상기 복수의 이미징 모드는 적외선 이미징 모드와 셔터 모드를 포함하는
방법. - 청구항 21에 있어서,
상기 셔터 모드는 적외선 이미징 모드의 이전 및 이후에 활성화되며, 모든 모드들은 롤링 셔터 유형 이미지 센서로 이미지를 획득하는 동안 순차적으로 전환되는
방법. - 청구항 15에 있어서,
상기 복수의 이미징 모드는 가시 이미징 모드 및 셔터 모드를 포함하는
방법. - 청구항 23에 있어서,
상기 셔터 모드는 VIS 이미징 모드의 이전 및 이후에 활성화되며, 모든 모드들은 롤링 셔터 유형 이미지 센서로 이미지를 획득하는 동안 순차적으로 전환되는
방법. - 청구항 15에 있어서,
상기 복수의 작동 상태는 3개의 이미징 모드와 상관된 3개의 상태를 포함하는
방법. - 청구항 15 내지 청구항 25 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조정 가능한 스펙트럼 필터는 조정 가능한 에탈론(etalon) 장치를 포함하는
방법. - 청구항 26에 있어서,
상기 조정 가능한 에탈론 장치는 미세-전자-기계-시스템(MEMS) 에탈론 장치인
방법. - 청구항 27에 있어서,
상기 MEMS 에탈론 장치는 전면 미러 및 후면 미러를 포함하며, 상기 전면 및 후면 미러는 예비-응력이 가해진 미-작동 갭 크기를 갖는 갭만큼 초기 미-작동 에탈론 상태에서 분리되며, 상기 MEMS 에탈론 장치는 갭이 예비-응력이 가해진 미-작동 갭 크기보다 더 큰 작동 갭 크기를 가지는 적어도 하나의 작동 상태를 취하도록 구성되는
방법. - 청구항 28에 있어서,
상기 예비-응력이 가해진 미-작동 갭 크기는 전면 미러와 물리적으로 접촉하게 후면 스토퍼 구조물에 의해 결정되며, 상기 후면 스토퍼 구조물은 전면 미러를 향하는 후면 미러의 제 1 표면에 형성되는
방법. - 조정 가능한 스펙트럼 필터 및 다중-대역 통과 필터가 물체와 이미지 센서 사이의 공통 광학 경로에 배열되며, 조정 불가능한 다중-대역 통과 필터가 적어도 제 1 투과 윈도우 및 제 2 투과 윈도우를 포함하며, 각각의 투과 윈도우가 특정 파장 범위에 있는 광의 통과를 허용하는, 조정 가능한 스펙트럼 필터 및 조정 불가능한 다중-대역 통과 필터를 포함하는 이미징 시스템의 작동 방법으로서,
a) 제 1 이미징 모드와 상관되는 제 1 작동 상태로 조정 가능한 스펙트럼 필터를 조정하는 단계를 포함하며, 상기 제 1 작동 상태에서, 조정 가능한 필터가 조정 불가능한 다중-대역 통과 필터의 제 1 투과 윈도우의 파장 범위와 적어도 부분적으로 중첩하는 제 1 파장 범위에 있는 광의 통과를 허용하도록 위치되어, 제 1 파장 범위 밖에 있는 광의 통과가 조정 불가능한 다중-대역 통과 필터에 의해 감소되며;
b) 제 2 이미징 모드와 상관되는 제 2 작동 상태로 조정 가능한 스펙트럼 필터를 조정하는 단계를 포함하며, 상기 제 2 작동 상태에서 조정 가능한 필터가 제 1 파장 범위와 상이한 제 2 파장 범위에 있는 광의 통과를 허용하도록 위치되는
이미징 시스템의 작동 방법. - 청구항 30에 있어서,
상기 조정 가능한 필터의 제 2 파장 범위는 제 2 파장 범위 밖에 있는 광의 통과가 조정 불가능한 다중-대역 통과 필터에 의해 감소되도록 조정 불가능한 다중-대역 통과 필터의 제 2 투과 윈도우의 파장 범위와 적어도 부분적으로 중첩되는
이미징 시스템의 작동 방법. - 청구항 31에 있어서,
상기 조정 불가능한 다중-대역 통과 필터의 제 1 투과 윈도우의 파장 범위는 이미지 센서를 향해 통과하는 광의 파장 범위가 제 1 파장 범위보다 더 좁아 지도록 조정 가능한 필터의 제 1 파장 범위보다 더 좁고/좁거나, 상기 조정 불가능한 다중-대역 통과 필터의 제 2 투과 윈도우의 파장 범위는 이미지 센서를 향해 통과하는 광의 파장 범위가 제 2 파장 범위보다 더 좁아 지도록 조정 가능한 필터의 제 2 파장 범위보다 더 좁은
이미징 시스템의 작동 방법. - 청구항 32에 있어서,
상기 제 1 작동 상태는 VIS 이미징 모드와 상관되며 상기 제 2 작동 상태는 IR 이미징 모드와 상관되며, 상기 방법은 조정 가능한 스펙트럼 필터가 제 1 작동 상태에 있는 동안 적어도 하나의 VIS 이미지를 캡처하고, 조정 가능한 스펙트럼 필터가 제 2 작동 상태에 있는 동안 IR 프로젝터를 활성화시키고 적어도 하나의 IR 이미지를 캡처하고, 상기 적어도 하나의 IR 이미지의 이미지 데이터로부터 적어도 하나의 VIS 이미지의 이미지 데이터를 감산함으로써 IR 이미지 데이터를 향상시키는 단계를 더 포함하는
이미징 시스템의 작동 방법. - 청구항 32에 있어서,
상기 제 1 작동 상태는 IR 이미징 모드와 상관되며 상기 제 2 작동 상태는 셔터 모드와 상관되며, 상기 방법은 센서의 모든 픽셀 또는 대부분의 픽셀의 중첩 노출이 발생하는 시간 윈도우에 의한 조정 가능한 스펙트럼 필터의 조정을 제 1 작동 상태에 상관시키고, 시간 윈도우 중에 IR 프로젝터를 활성화시키고, 시간 윈도우 중에 IR 프로젝터를 활성화시고, 시간 윈도우 밖에서 조정 가능한 스펙트럼 필터의 조정을 제 2 작동 상태에 상관시키는 단계를 더 포함하는
이미징 시스템의 작동 방법. - 청구항 32에 있어서,
상기 제 1 작동 상태는 VIS 이미징 모드와 상관되며 상기 제 2 작동 상태는 셔터 모드와 상관되며, 상기 방법은 센서의 모든 픽셀 또는 대부분의 픽셀의 중첩 노출이 발생하는 시간 윈도우에 의한 조정 가능한 스펙트럼 필터의 조정을 제 1 작동 상태에 상관시키고, 시간 윈도우 중에 VIS 프로젝터를 활성화시키고, 시간 윈도우 밖에서 조정 가능한 스펙트럼 필터의 조정을 제 2 작동 상태에 상관시키는 단계를 더 포함하는
이미징 시스템의 작동 방법.
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