特許 7520309 超分光イメージセンサ及びその動作方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-12

(45)【発行日】2024-07-23

(54)【発明の名称】超分光イメージセンサ及びその動作方法

(51)【国際特許分類】

   G01J 3/36 20060101AFI20240716BHJP

【ＦＩ】

G01J3/36

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2022149916

(22)【出願日】2022-09-21

(65)【公開番号】P2023063236

(43)【公開日】2023-05-09

【審査請求日】2022-10-26

(31)【優先権主張番号】10-2021-0141769

(32)【優先日】2021-10-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】390019839

【氏名又は名称】三星電子株式会社

【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．

【住所又は居所原語表記】１２９，Ｓａｍｓｕｎｇ－ｒｏ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ－ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ－ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ

(73)【特許権者】

【識別番号】510273927

【氏名又は名称】財団法人 中央大学校 産学協力団

(74)【代理人】

【識別番号】110000671

【氏名又は名称】ＩＢＣ一番町弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】金 彦 庭

(72)【発明者】

【氏名】韓 政 秀

(72)【発明者】

【氏名】孫 炯 彬

(72)【発明者】

【氏名】李 受 娟

【審査官】井上 徹

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２４２９０１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１９／１５１３９４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１９－５０２４１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／００６９１１１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】牧野 義雄，AIと光センシング技術を利用した生鮮食品の非破壊品質評価，日本食品工学会誌，2021年09月，第22巻，第3号

【文献】鳥居 有沙ら，ハイパースペクトルデータを用いためっき加工状態の認識および加工面の定量的評価，日本機械学会論文集，2020年，第86巻，第892号，P.20-00232

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｊ ３／００－Ｇ０１Ｊ ４／０４

Ｇ０１Ｊ ７／００－Ｇ０１Ｊ ９／０４

Ｇ０１Ｎ ２１／００－Ｇ０１Ｎ ２１／０１

Ｇ０１Ｎ ２１／１７－Ｇ０１Ｎ ２１／６１

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

超分光イメージセンサにおいて、
対象体の一部領域である検査領域に光を照射する光照射器と、
前記光の照射に対応して互いに異なる複数のサブ検査領域を含む前記検査領域で発生した検出光の経路を調節する光経路調節要素と、
前記光経路調節要素から前記検出光を受信し、前記検査領域に含まれる前記複数のサブ検査領域それぞれに係わるスペクトル信号を生成する光検出器と、
前記スペクトル信号に基づき、前記検査領域に係わる超分光イメージを生成するプロセッサと、を含み、
前記光照射器は、
第１光源アレイ、第２光源アレイ及び透過窓を含み、
前記第１光源アレイ及び前記第２光源アレイは、前記透過窓を挟み、互いに離隔され、前記第１光源アレイ及び前記第２光源アレイそれぞれは、一方向に沿って配列される複数の光源を含み、前記複数の光源を通じて前記検査領域に複数の検査光を同時に照射し、
前記光経路調節要素は、
前記透過窓を介して複数の前記サブ検査領域を含む前記検査領域で生じた前記検出光を第１方向に受信して前記第１方向と垂直な第２方向に前記検出光を調節して前記光検出器に提供し、
前記光検出器は、
前記検出光を受信するレンズと、
前記検出光を受信し、前記複数のサブ検査領域それぞれに係わる、互いに異なる波長に対応した複数の波長別サブ分光信号を出力する分光フィルタであって、複数の前記波長別サブ分光信号を、複数のチャネルそれぞれを介し、スペクトル信号生成器に伝送する分光フィルタと、
前記分光フィルタから伝送された複数の前記波長別サブ分光信号に基づき、複数のピクセルの集合で構成された前記複数のサブ検査領域それぞれに係わるサブスペクトル信号を生成するスペクトル信号生成器と、を含み、
前記プロセッサは、
前記サブスペクトル信号に基づき、前記複数のサブ検査領域それぞれに係わるサブ超分光イメージを一度に生成し、
前記サブ超分光イメージを併合し、前記検査領域に係わる前記超分光イメージを生成する、超分光イメージセンサ。

【請求項2】

前記分光フィルタは、
前記複数のサブ検査領域それぞれにつき、少なくとも３個の波長別サブ分光信号を出力する、請求項１に記載の超分光イメージセンサ。

【請求項3】

前記光照射器は、
前記対象体から、既設定の距離以内に配される、請求項１に記載の超分光イメージセンサ。

【請求項4】

前記透過窓は、開口形態に形成される、請求項１に記載の超分光イメージセンサ。

【請求項5】

前記光照射器は、
以前検査領域と異なる現在検査領域に光を照射する、請求項１に記載の超分光イメージセンサ。

【請求項6】

前記プロセッサは、
前記以前検査領域で生成された以前超分光イメージと、前記現在検査領域で生成された現在超分光イメージとに基づき、前記対象体に係わる全体超分光イメージを生成する、請求項５に記載の超分光イメージセンサ。

【請求項7】

前記光照射器は、
以前検査領域と少なくとも一部が重畳される現在検査領域に光を照射する、請求項１に記載の超分光イメージセンサ。

【請求項8】

前記プロセッサは、
前記以前検査領域で生成された以前超分光イメージと、前記現在検査領域で生成された現在超分光イメージとにおいて、重畳領域に係わる重畳超分光イメージを削除することにより、前記対象体に係わる全体超分光イメージを生成する、請求項７に記載の超分光イメージセンサ。

【請求項9】

超分光イメージセンサの動作方法において、
第１光源アレイ、第２光源アレイ及び透過窓を含む光照射器を介して対象体の一部領域である検査領域に光を照射する段階と、光経路調節要素を介して前記光の照射に対応して互いに異なる複数のサブ検査領域を含む前記検査領域で生じた検出光の経路を調節する段階と、
光検出器を介して前記光の照射によって生じる前記検査領域における検出光を受信する段階と、
前記光検出器を介して前記検査領域に含まれる前記複数のサブ検査領域それぞれに係わるスペクトル信号を生成する段階と、
プロセッサを介して前記スペクトル信号に基づき、前記検査領域に係わる超分光イメージを生成する段階と、を含み、
前記光を照射する段階は、
複数の光源を介して前記検査領域に複数の検査光を同時に照射する段階を含むが、前記第１光源アレイ及び前記第２光源アレイは、前記透過窓を挟み、互いに離隔され、前記第１光源アレイ及び前記第２光源アレイそれぞれは、一方向に沿って配列される前記複数の光源を含み、
前記検出光の経路を調節する段階は、
前記透過窓を介して複数の前記サブ検査領域を含む前記検査領域で生じた前記検出光を第１方向に受信して前記第１方向と垂直な第２方向に前記検出光を調節して前記光検出器に提供する段階を含み、
前記スペクトル信号を生成する段階は、
前記複数のサブ検査領域それぞれに係わる、互いに異なる波長に対応した複数の波長別サブ分光信号を出力する段階と、複数の前記波長別サブ分光信号を、複数のチャネルそれぞれを介し、伝送する段階と、
前記伝送された複数の前記波長別サブ分光信号に基づき、複数のピクセルの集合で構成された前記複数のサブ検査領域それぞれに係わるサブスペクトル信号を生成する段階と、を含み、
前記超分光イメージを生成する段階は、
前記サブスペクトル信号に基づき、前記複数のサブ検査領域それぞれに係わるサブ超分光イメージを一度に生成する段階と、
前記サブ超分光イメージを併合し、前記検査領域に係わる前記超分光イメージを生成する段階と、を含む、方法。

【請求項10】

以前検査領域と異なる現在検査領域に光を照射する段階と、
前記以前検査領域で生成された以前超分光イメージと、前記現在検査領域で生成された現在超分光イメージとに基づき、前記対象体に係わる全体超分光イメージを生成する段階と、をさらに含む、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

以前検査領域と少なくとも一部が重畳される現在検査領域に光を照射する段階と、
前記以前検査領域で生成された以前超分光イメージと、前記現在検査領域で生成された現在超分光イメージとにおいて、重畳領域に係わる重畳超分光イメージを削除することにより、前記対象体に係わる全体超分光イメージを生成する段階と、を含む、請求項９に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、超分光イメージセンサ及びその動作方法に関する。

【背景技術】

【0002】

超分光映像（hyperspectral imaging）技術は、対象物に係わる映像に係わる連続した光スペクトルを同時に測定する技術である。該超分光映像技術は、既存のスポット（spot）分光に対比して、対象物の各部分の光スペクトルを短時間内に測定することができる。

【0003】

該超分光映像技術は、映像内の各画素がスペクトル情報を含んでいるので、イメージを撮影し、対象物の性質及び特性を測定するさまざまな応用が可能である。例えば、ドローン、及び人工衛星、航空機などで地上撮影を行い、農業現場状態分析、鉱物分布、地表面植生、汚染程度などを分析するのに、超分光映像技術が適用され、食品安全、皮膚／顔分析、生体組織分析のような多様な分野においても、応用が検討されている。

【0004】

そのような超分光映像技術において、伝統的には、点スキャン（point scan）方式またはラインスキャン（line scan）方式で、超分光映像を獲得している。しかしながら、点スキャン方式やラインスキャン方式を利用する場合、対象体の小さな領域でのみ信号を獲得するために、期待される信号ノイズ比（ＳＮＲ：Signal to Noise Ratio）を得るためには、スキャン速度が遅くなってしまう。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、超分光イメージセンサ及びその動作方法を提供するところにある。本実施形態がなすべき技術的課題は、前述のような技術的課題に限定されるものではなく、以下の実施形態から他の術的課題が類推されうる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

一態様によれば、超分光イメージセンサは、対象体の一部領域である検査領域に光を照射する光照射器、前記光の照射によって生じる前記検査領域における検出光を受信し、前記検査領域に含まれる複数のサブ検査領域それぞれに係わるスペクトル信号を生成する光検出器、及び前記スペクトル信号に基づき、前記検査領域に係わる超分光イメージを生成するプロセッサを含む。

【0007】

また、前記光検出器は、前記検査領域で生じる前記検出光を受信するレンズ、前記検出光を受信し、前記複数のサブ検査領域それぞれに係わる波長別サブ分光信号を出力する分光フィルタ、及び前記サブ分光信号に基づき、前記複数のサブ検査領域それぞれに係わるサブスペクトル信号を生成するスペクトル信号生成器を含む。

【0008】

また、前記プロセッサは、前記サブスペクトル信号に基づき、前記複数のサブ検査領域それぞれに係わるサブ超分光イメージを生成し、前記サブ超分光イメージを併合し、前記検査領域に係わる前記超分光イメージを生成する。

【0009】

また、前記分光フィルタは、前記複数のサブ検査領域それぞれにつき、少なくとも３個の波長別サブ分光信号を出力する。

【0010】

また、前記分光フィルタは、前記サブ分光信号を複数のチャネルそれぞれを介し、前記スペクトル信号生成器に伝送する。

【0011】

また、前記光照射器は、前記対象体から、既設定の距離以内に配される。

【0012】

また、前記光照射器は、複数の光源を含む光源アレイを含み、前記光源アレイは、前記検査領域に複数の検査光を照射する。

【0013】

また、前記光源アレイは、前記複数の検査光を、前記検査領域に同時に照射する。

【0014】

また、前記光照射器は、前記検査領域で生じる前記検出光を受信する透過窓を含む。

【0015】

また、前記透過窓は、開口形態に形成される。

【0016】

また、前記光照射器は、以前検査領域と異なる現在検査領域に光を照射する。

【0017】

また、前記プロセッサは、前記以前検査領域で生成された以前超分光イメージと、前記現在検査領域で生成された現在超分光イメージとに基づき、前記対象体に係わる全体超分光イメージを生成する。

【0018】

また、前記光照射器は、以前検査領域と少なくとも一部が重畳される現在検査領域に光を照射する。

【0019】

また、前記プロセッサは、前記以前検査領域で生成された以前超分光イメージと、前記現在検査領域で生成された現在超分光イメージとにおいて、重畳領域に係わる重畳超分光イメージを削除することにより、前記対象体に係わる全体超分光イメージを生成する。

【0020】

他の態様によれば、超分光イメージセンサの動作方法は、対象体の一部領域である検査領域に光を照射する段階、前記光の照射によって生じる前記検査領域における検出光を受信する段階、前記検査領域に含まれる複数のサブ検査領域それぞれに係わるスペクトル信号を生成する段階、及び前記スペクトル信号に基づき、前記検査領域に係わる超分光イメージを生成する段階を含む。

【0021】

また、前記光を照射する段階は、前記検査領域に複数の検査光を同時に照射する。

【0022】

また、前記スペクトル信号を生成する段階は、前記複数のサブ検査領域それぞれに係わる波長別サブ分光信号を出力する段階、及び前記サブ分光信号に基づき、前記複数のサブ検査領域それぞれに係わるサブスペクトル信号を生成する段階を含む。

【0023】

また、前記超分光イメージを生成する段階は、前記サブスペクトル信号に基づき、前記複数のサブ検査領域それぞれに係わるサブ超分光イメージを生成する段階、及び前記サブ超分光イメージを併合し、前記検査領域に係わる前記超分光イメージを生成する段階を含む。

【0024】

また、該超分光イメージ生成方法は、以前検査領域と異なる現在検査領域に光を照射する段階、及び前記以前検査領域で生成された以前超分光イメージと、前記現在検査領域で生成された現在超分光イメージとに基づき、前記対象体に係わる全体超分光イメージを生成する段階をさらに含む。

【0025】

また、該超分光イメージ生成方法は、以前検査領域と少なくとも一部が重畳される現在検査領域に光を照射する段階、及び前記以前検査領域で生成された以前超分光イメージと、前記現在検査領域で生成された現在超分光イメージとにおいて、重畳領域に係わる重畳超分光イメージを削除することにより、前記対象体に係わる全体超分光イメージを生成する段階を含む。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】一実施形態による超分光イメージセンサのブロック図である。

【図2】一実施形態による超分光イメージセンサの概念図である。

【図3】一実施形態による光照射器の概念図である。

【図4】他の実施形態による光照射器の概念図である。

【図5】一実施形態による光検出器の概念図である。

【図6】他の実施形態による光検出器の概念図である。

【図7】一実施形態による、超分光イメージの生成方法について説明するための参照図である。

【図8】一実施形態による、超分光イメージの生成方法について説明するための参照図である。

【図9】図７ないし図８の説明に参照される図である。

【図10】一実施形態による、超分光イメージの生成方法について説明するためのフローチャートである。

【図11】一実施形態による、全体超分光イメージの生成方法について説明するための参照図である。

【図12】一実施形態による、全体超分光イメージの生成方法について説明するための参照図である。

【図13】一実施形態による、全体超分光イメージの生成方法について説明するためのフローチャートである。

【図14】他の実施形態による、全体超分光イメージの生成方法について説明するためのフローチャートである。

【図15】衣類管理装置に配される超分光イメージセンサについて説明するための参照図である。

【図16】衣類管理装置に配される超分光イメージセンサについて説明するための参照図である。

【図17】室外機に配される超分光イメージセンサについて説明するための参照図である。

【図18】室外機に配される超分光イメージセンサについて説明するための参照図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

本明細書において、多様なところに登場する「一部実施形態において」または「一実施形態において」のような語句は、必ずしもいずれも同一実施形態を示すものではない。

【0028】

本開始の一部実施形態は、機能的なブロック構成、及び多様な処理段階によっても示される。そのような機能ブロックの一部または全部は、特定機能を実行する多様な個数のハードウェア構成及び／またはソフトウェア構成によっても具現される。例えば、本開示の機能ブロックは、１以上のマイクロプロセッサによって具現されるか、あるいは所定の機能のための回路構成によっても具現される。また、例えば、本開示の機能ブロックは、多様なプログラミング言語またはスクリプティング言語によっても具現される。該機能ブロックは、１以上のプロセッサで実行されるアルゴリズムによっても具現される。また、本開示は、電子的な環境設定、信号処理及び／またはデータ処理などのために、従来技術を採用することができる。「メカニズム」、「要素」、「手段」及び「構成」のような用語は、汎用され、機械的であって物理的な構成として限定されるものではない。

【0029】

また、図面に図示された構成要素間の連結線または連結部材は、機能的な連結、及び／あるいは物理的または回路的な連結を例示的に示したものであるのみである。実際の装置においては、代替可能であったり、追加されたりする多様な機能的連結、物理的連結または回路連結により、構成要素間の連結が示されうる。

【0030】

図１は、一実施形態による超分光イメージセンサのブロック図である。

【0031】

図１を参照すれば、超分光イメージセンサ１０は、光照射器１００、光検出器２００及びプロセッサ３００を含むものでもある。

【0032】

光照射器１００は、対象体ＯＢＪ（図２）に光を照射することができる。光照射器１００は、対象体ＯＢＪの一部領域である検査領域に、光を照射することができる。光照射器１００は、対象体ＯＢＪの検査領域を変更しながら、光を照射することができる。

【0033】

光照射器１００は、対象体ＯＢＪに隣接するようにも配される。光照射器１００は、対象体ＯＢＪから、既設定の距離以内にも配される。例えば、光照射器１００と対象体ＯＢＪとの離隔距離は、１０ｃｍ以内にも設定されるが、それに制限されるものではない。後述するように、プロセッサ３００が、ラインスキャン方式または点スキャン方式ではない領域スキャン方式により、対象体ＯＢＪの超分光イメージを生成するので、光照射器１００は、対象体ＯＢＪに隣接するようにも配される。

【0034】

光照射器１００が放出する光の波長は、対象体ＯＢＪの種類によって異なっても設定される。例えば、対象体ＯＢＪが肉類（meat）である場合、光照射器１００は、３３５ｎｍないし３７０ｎｍの波長を有する光を放出することができる。そのために、光照射器１００は、ＬＥＤ（light emitting diode）を含むものでもある。

【0035】

光検出器２００は、対象体ＯＢＪから生じる検出光を受信することができる。一実施形態において、該検出光は、光照射器１００が放出した光が、対象体ＯＢＪによって反射され、反射された光が光検出器２００に受信されるとき、光検出器２００が受信した光を意味しうる。他の実施形態において、該検出光は、光照射器１００が放出した光が対象体ＯＢＪによって散乱され、散乱された光が、光検出器２００に受信されるとき、光検出器２００が受信した光を意味しうる。さらに他の実施形態において、該検出光は、光照射器１００が放出した光を対象体ＯＢＪが吸収し、光の吸収により、対象体ＯＢＪから放出される蛍光（fluorescence）をも意味しうる。さらに他の実施形態において、該検出光は、ラマン分光をも意味しうる。ただし、本開示の検出光は、それらに制限されるものではなく、光照射の結果として、光検出器２００が検出した光をいずれも意味しうる。

【0036】

光検出器２００は、検出光に基づき、スペクトル信号を生成することができる。光検出器２００は、検出光を分光し、スペクトル信号を生成することができる。

【0037】

光検出器２００は、検査領域で生じる検出光を受信し、検査領域に含まれる複数のサブ検査領域それぞれに係わるスペクトル信号を生成することができる。

【0038】

プロセッサ３００は、光検出器２００から、スペクトル信号を受信することができる。プロセッサ３００は、スペクトル信号に基づき、対象体ＯＢＪの超分光イメージを生成しうる。該超分光イメージは、対象体ＯＢＪの位置別スペクトル分布の組み合わせを意味しうる。

【0039】

図２は、一実施形態による超分光イメージセンサの概念図であり、図３は、一実施形態による光照射器の概念図であり、図４は、他の実施形態による光照射器の概念図であり、図５は、一実施形態による光検出器の概念図であり、図６は、他の実施形態による光検出器の概念図である。

【0040】

図２において、対象体ＯＢＪは、支持台ＳＰ上にも置かれる。対象体ＯＢＪは、衣類、熱交換気、肉類のよう、超分光イメージが必要な全てのものを意味しうる。

【0041】

光照射器１００は、対象体ＯＢＪと対向するようにも配される。光照射器１００は、対象体ＯＢＪに光を照射することができる。このとき、光照射器１００が照射する光を、検査光ＩＬａ，ＩＬｂ（以下において、区分の必要がない場合、ＩＬとする）と称しうる。

【0042】

図３ないし図４において、光照射器１００は、複数の光源を含む光源アレイ１１０ａ，１１０ｂ（以下、区別の必要がない場合、これらを総称して１１０とする）を含むものでもある。光源アレイ１１０は、対象体ＯＢＪの一部領域である検査領域に、複数の光を照射することができる。

【0043】

光源アレイ１１０は、第１光源アレイ１１０ａ、第２光源アレイ１１０ｂ及び透過窓１２０を含むものでもある。第１光源アレイ１１０ａと第２光源アレイ１１０ｂは、透過窓１２０を挟み、互いに離隔されてもいる。第１光源アレイ１１０ａ及び第２光源アレイ１１０ｂのそれぞれは、一方向に沿って配列される複数の光源を含むものでもある。例えば、該光源は、ＬＥＤでもある。

【0044】

複数の光源は、透過窓１２０に沿っても配列されることができる。図３において、第１光源アレイ１１０ａ及び第２光源アレイ１１０ｂに含まれたそれぞれの光源は、２列に形成されるように図示されているが、それに制限されるものではない。

【0045】

透過窓１２０は、光の照射により、前記対象体ＯＢＪで生じる検出光ＯＬを受信することができる。

【0046】

透過窓１２０は、図３のように、透明な材質を含むものでもある。例えば、透過窓１２０は、透明プラスチックまたはガラスでもある。透過窓１２０は、低温に対する耐久性が高い材質を含むものでもある。検出光ＯＬは、透過窓１２０を通過し、光検出器２００にも提供される。

【0047】

一実施形態により、透過窓１２０は、図４のように、開口形態としても形成される。検出光ＯＬは、該開口を介し、光検出器２００にも提供される。

【0048】

再び図２において、検出光ＯＬは、光経路調節要素２０により、光検出器２００にも提供される。一実施形態により、光検出器２００は、超分光カメラを含むものでもある。

【0049】

図５ないし図６において、光検出器２００は、レンズ２２０、分光フィルタ２３０、スペクトル信号生成器２５０を含むものでもある。一実施形態により、光検出器２００は、スリット要素２１０及び集光レンズ２４０をさらに含むものでもある。

【0050】

スリット要素２１０は、検出光ＯＬから、検査に必要な部分を抽出するためにも使用される。検出光ＯＬは、スリット要素２１０によっても発散される。

【0051】

レンズ２２０は、スリット要素２１０を通過した検出光ＯＬを受信することができる。レンズ２２０は、検出光ＯＬが平行光または収斂光になるように調節することができる。例えば、レンズ２２０は、コリメーティングレンズ（collimating lens）でもある。該コリメーティングレンズは、凸型レンズを含むものでもある。

【0052】

分光フィルタ２３０は、レンズ２２０から提供される検出光ＯＬを分光させることができる。分光フィルタ２３０は、図５のように、機械的にも形成され、図６のように、電気的にも形成される。例えば、図５において、分光フィルタ２３０は、プリズムでもある。

【0053】

分光フィルタ２３０は、互いに異なる波長帯域の光をそれぞれ通過させることができる。分光フィルタ２３０は、レンズ２２０から提供される検出光ＯＬが、空間的に互いに異なる波長を有するように、フィルタリングすることができる。言い換えれば、分光フィルタ２３０の互いに異なる領域を通過した検出光ＯＬの部分は、互いに異なる波長を有することができる。分光フィルタ２３０によって分光された検出光ＯＬは、集光レンズ２４０を経て、スペクトル信号生成器２５０にも提供される。例えば、集光レンズ２４０は、凸型レンズを含むものでもある。

【0054】

スペクトル信号生成器２５０は、検出光ＯＬに係わるスペクトル信号を生成しうる。スペクトル信号生成器２５０は、スペクトル信号をプロセッサ３００に提供することができる。

【0055】

プロセッサ３００は、スペクトル信号に基づき、対象体ＯＢＪの超分光イメージを生成しうる。対象体ＯＢＪの超分光イメージは、対象体ＯＢＪの位置別スペクトル分布情報を併合しても生成される。言い換えれば、対象体ＯＢＪの超分光イメージは、対象体ＯＢＪの位置別スペクトル分布の集合でもある。例えば、プロセッサ３００は、それぞれのサブ超分光イメージからオフセットを除去し、該オフセットが除去されたサブ超分光イメージを合算（summation）することにより、対象体ＯＢＪに係わる超分光イメージを生成しうる。ただし、本開示の超分光イメージの生成方法は、それに制限されるものではなく、公知された超分光イメージ生成方法も使用されうる。

【0056】

図７ないし図８は、一実施形態による、超分光イメージの生成方法について説明するための参照図面である。

【0057】

図７ないし図８を参照すれば、光照射器１００は、対象体ＯＢＪの一部領域である検査領域Ｒ１に光ＩＬａ，ＩＬｂを照射することができる。図７ないし図８の検査領域Ｒ１を、図１１ないし図１２の検査領域Ｒ２と区別するために、図７ないし図８の検査領域Ｒ１を、第１検査領域Ｒ１と命名し、図１１ないし図１２の検査領域Ｒ２を、第２検査領域Ｒ２と命名することができる。または、図７ないし図８の検査領域Ｒ１を、以前検査領域Ｒ１と命名し、図１１ないし図１２の検査領域Ｒ２を、現在検査領域Ｒ２と命名することができる。

【0058】

検査領域Ｒ１は、複数のサブ検査領域Ｒ１ａ，Ｒ１ｂ，Ｒ１ｃ（以下、区別の必要がない場合、これらを総称してＲ１ａとする）を含むものでもある。

【0059】

図７において、光照射器１００は、複数の光源を含み、複数の検査光ＩＬａ，ＩＬｂを、検査領域Ｒ１に同時に照射することができる。従って、複数のサブ検査領域Ｒ１ａそれぞれには、光が同時に逹しうる。

【0060】

図８において、光検出器２００は、光の照射により、対象体ＯＢＪで生じる検出光ＯＬを受信することができる。例えば、検出光ＯＬは、反射光、散乱光、蛍光、ラマン分光などを意味しうる。ただし、本開示の検出光ＯＬは、それに制限されるものではなく、光照射の結果として、光検出器２００が検出した光をいずれも意味しうる。

【0061】

検出光ＯＬは、透過窓１２０を通過し、超分光イメージセンサ１０にさらに提供されうる。光調節要素２０は、検出光ＯＬの経路を調節し、検出光ＯＬを光検出器２００に提供することができる。

【0062】

光検出器２００は、分光フィルタ２３０及びスペクトル信号生成器２５０を含むものでもある。分光フィルタ２３０は、検出光ＯＬを受信することができる。光検出器２００は、複数のサブ検査領域Ｒ１ａそれぞれに係わる波長別サブ分光信号を出力することができる。分光フィルタ２３０は、少なくとも３個の、互いに異なる波長に対応した波長別サブ分光信号を出力することができる。例えば、分光フィルタ２３０は、赤色（red）、緑色（green）及び青色（blue）のサブ分光信号を出力するできる。言い換えれば、複数のサブ分光信号は、単一サブ検査領域Ｒ１ａに対応することができ、単一サブ検査領域Ｒ１ａに対応する複数のサブ分光信号それぞれは、単一サブ検査領域Ｒ１ａに対応する他の複数のサブ分光信号それぞれと互いに異なる波長を有しうる。

【0063】

分光フィルタ２３０は、サブ分光信号を、複数のチャネルそれぞれを介し、スペクトル信号生成器２５０に伝送することができる。例えば、分光フィルタ２３０が、赤色、緑色及び青色の波長を分光する場合、分光フィルタ２３０は、３チャネルを介し、サブ分光信号を、スペクトル信号生成器２５０に伝送することができる。

【0064】

スペクトル信号生成器２５０は、サブ分光信号に基づき、複数のサブ検査領域Ｒ１ａそれぞれに係わるサブスペクトル信号を生成しうる。

【0065】

スペクトル信号生成器２５０は、複数のピクセル集合を含むものでもある。一実施形態において、複数のピクセル集合は、検査領域Ｒ１内の互いに異なる複数のサブ検査領域Ｒ１ａに対応しうる。複数のピクセル集合それぞれは、複数の波長帯域それぞれに対応する複数のサブピクセル集合を含むものでもある。例えば、第１サブピクセル集合は、第１波長帯域の光を測定し、第２サブピクセル集合は、第１波長帯域と異なる第２波長帯域の光を測定し、第３サブピクセル集合は、第１波長帯域及び第２波長帯域と異なる第３波長帯域の光を測定することができる。それにより、スペクトル信号生成器２５０は、サブ検査領域Ｒ１ａそれぞれに係わるサブスペクトル信号を生成しうる。

【0066】

スペクトル信号生成器２５０は、サブスペクトル信号を、プロセッサ３００に提供することができる。

【0067】

プロセッサ３００は、サブスペクトル信号に基づき、複数のサブ検査領域Ｒ１ａそれぞれに係わるサブ超分光イメージを生成しうる。該サブ超分光イメージは、検出光のスペクトル分布情報を含むものでもある。

【0068】

プロセッサ３００は、サブ超分光イメージを併合し、検査領域Ｒ１に係わる超分光イメージを生成しうる。

【0069】

図９は、図７ないし図８の説明に参照される図面である。

【0070】

図９を参照すれば、検査領域Ｒ１は、第１サブ検査領域Ｒ１ａ、第２サブ検査領域Ｒ１ｂ及び第３サブ検査領域Ｒ１ｃを含むものでもある。

【0071】

光検出器２００は、レンズ２２０、分光フィルタ２３０及びスペクトル信号生成器２５０を含むものでもある。光検出器２００は、対象体ＯＢＪの検査領域Ｒ１で生じた検出光ＯＬを同時に受信することができる。

【0072】

光検出器２００は、既設定の波長帯域個数に基づき、検出光ＯＬを分光することができる。図９は、検出光ＯＬを３個の波長帯域に分光する場合について説明するが、一実施形態により、波長帯域の個数は、増減されうる。

【0073】

光検出器２００は、複数のサブ検査領域Ｒ１ａ，Ｒ１ｂ，Ｒ１ｃそれぞれで生じた検出光を、３個の波長帯域に分光することができる。光検出器２００は、第１サブ検査領域Ｒ１ａで生じた検出光を、３個の波長帯域に分光し、第１サブ分光信号を出力することができる。光検出器２００は、第２サブ検査領域Ｒ１ｂで生じた検出光を３個の波長帯域に分光し、第２サブ分光信号を出力することができる。光検出器２００は、第３サブ検査領域Ｒ１ｃで生じた検出光を３個の波長帯域に分光し、第３サブ分光信号を出力することができる。

【0074】

光検出器２００は、サブ分光信号に基づき、複数のサブ検査領域Ｒ１ａ，Ｒ１ｂ，Ｒ１ｃに係わるサブスペクトル信号を生成しうる。光検出器２００は、第１サブ分光信号に基づき、第１サブスペクトル信号を生成しうる。光検出器２００は、第２サブ分光信号に基づき、第２サブスペクトル信号を生成しうる。光検出器２００は、第３サブ分光信号に基づき、第３サブスペクトル信号を生成しうる。光検出器２００は、サブスペクトル信号を、プロセッサ３００に提供することができる。

【0075】

プロセッサ３００は、サブスペクトル信号に基づき、複数のサブ検査領域それぞれに係わるサブ超分光イメージを生成しうる。プロセッサ３００は、第１サブスペクトル信号に基づき、第１サブ検査領域Ｒ１ａに係わる第１サブ超分光イメージＩ１ａを生成しうる。プロセッサ３００は、第２サブスペクトル信号に基づき、第２サブ検査領域Ｒ１ｂに係わる第２サブ超分光イメージＩ１ｂを生成しうる。プロセッサ３００は、第３サブスペクトル信号に基づき、第３サブ検査領域Ｒ１ｃに係わる第３サブ超分光イメージＩ１ｃを生成しうる。

【0076】

プロセッサ３００は、第１超分光イメージＩ１ａ、第２超分光イメージＩ１ｂ及び第３超分光イメージＩ１ｃを併合し、検査領域Ｒ１に係わる超分光イメージを生成しうる。

【0077】

本開示の超分光イメージセンサ１０は、超分光イメージを併合するとき、同一波長を通過させるチャネル数が多いために、対象体ＯＢＪの同一位置がｎ倍測定され、信号（Ｓ）がｎ倍増大する。また、ノイズ（Ｎ）の場合、ｎ個の超分光イメージ間に相関関係がないので、二乗平均平方根（root mean square）公式によって合算され、ノイズ（Ｎ）は、（ｎ）^１／２に比例することになる。従って、同一の併合時間とスキャンステップ（scan step）との条件において、信号ノイズ比（ＳＮＲ）が（ｎ）^１／２で増大する。

【0078】

図１０は、一実施形態による、超分光イメージの生成方法について説明するためのフローチャートである。

【0079】

図１０を参照すれば、Ｓ１０１０段階において、光照射器１００は、対象体ＯＢＪの一部領域である検査領域Ｒ１に光を照射することができる。

【0080】

光照射器１００は、複数の光源を含む光源アレイを含み、該光源アレイは、検査領域Ｒ１に、複数の検査光を同時に照射することができる。

【0081】

Ｓ１０２０段階において、光検出器２００は、光の照射によって生じる検査領域Ｒ１における検出光を受信することができる。

【0082】

光検出器２００は、対象体ＯＢＪの検査領域Ｒ１で生じた検出光ＯＬを、同時に受信することができる。

【0083】

Ｓ１０３０段階において、光検出器２００は、検査領域Ｒ１に含まれる複数のサブ検査領域Ｒ１ａそれぞれに係わるスペクトル信号を生成しうる。

【0084】

光検出器２００は、複数のサブ検査領域Ｒ１ａそれぞれに係わる波長別サブ分光信号を出力することができる。例えば、波長帯域は、３個に設定され、光検出器２００は、赤色、緑色、青色の波長帯域に対応するサブ分光信号を出力することができる。光検出器２００は、サブ分光信号に基づき、複数のサブ検査領域Ｒ１ａそれぞれに係わるサブスペクトル信号を生成しうる。

【0085】

Ｓ１０４０段階において、プロセッサ３００は、スペクトル信号に基づき、検査領域Ｒ１に係わる超分光イメージを生成しうる。

【0086】

プロセッサ３００は、サブスペクトル信号に基づき、複数のサブ検査領域Ｒ１ａそれぞれに係わるサブ超分光イメージを生成しうる。プロセッサ３００は、サブ超分光イメージを併合し、検査領域Ｒ１に係わる超分光イメージを生成しうる。

【0087】

本開示の超分光イメージセンサ１０は、対象体ＯＢＪの面積に係わる超分光イメージを一度に生成するので、ラインスキャン方式または点スキャン方式に比べ、高速のスキャンが可能である。また、本開示の超分光イメージセンサ１０は、スペクトル信号生成器２５０のピクセル使用面積を拡張させ、超分光イメージの併合時間を短縮させることにより、スキャンステップ及び解像度は、維持しながら、高速で対象体ＯＢＪをスキャンすることもできる。また、本開示の超分光イメージセンサ１０は、スキャンステップ及び解像度を低減させ、超高速の対象体ＯＢＪスキャンも可能である。

【0088】

図１１ないし図１２は、一実施形態による、全体超分光イメージの生成方法について説明するための参照図面である。

【0089】

図１１ないし図１２を参照すれば、光照射器１００は、第１検査領域Ｒ１と対向する位置から、第２検査領域Ｒ２と対向する位置にも移動される。第１検査領域Ｒ１を、以前検査領域Ｒ１と命名し、第２検査領域Ｒ２を、現在検査領域Ｒ２と命名することもできる。第２検査領域Ｒ２は、第１検査領域Ｒ１と異なる領域でもある。一実施形態により、第２検査領域Ｒ２は、第１検査領域Ｒ１と、少なくとも一部が重畳されうる。

【0090】

なお、図１１ないし図１２においては、超分光イメージセンサ１０全体が移動される場合を図示するが、超分光イメージセンサ１０は、光照射器１００の位置及び角度のうち少なくともいずれか一つを調整する調整器具をさらに含み、該調整器具の制御により、光照射器１００が移動されうる。

【0091】

第２検査領域Ｒ２は、複数のサブ検査領域Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ，Ｒ２ｃ（以下、区別の必要がない場合、これらを総称してＲ２ａとする）を含むものでもある。

【0092】

図１１において、光照射器１００は、第２検査領域Ｒ２と対向する位置において、対象体ＯＢＪに向け、検査光ＩＬａ，ＩＬｂを照射することができる。光照射器１００は、複数の光源を含み、複数の検査光ＩＬａ，ＩＬｂを、第２検査領域Ｒ２に同時に照射することができる。従って、複数のサブ検査領域Ｒ２ａそれぞれには、光が同時に逹しうる。

【0093】

図１２において、光検出器２００は、光の照射により、対象体ＯＢＪで生じる検出光ＯＬを受信することができる。光検出器２００は、検出光ＯＬに基づき、複数のサブ検査領域Ｒ２ａそれぞれに係わる波長別サブ分光信号を出力することができる。光検出器２００は、サブ分光信号に基づき、複数のサブ検査領域Ｒ２ａそれぞれに係わるサブスペクトル信号を生成しうる。図１２におけるサブスペクトル信号生成方法は、図７ないし図８におけるサブスペクトル信号生成方法と実質的に同一でもある。

【0094】

プロセッサ３００は、サブスペクトル信号に基づき、複数のサブ検査領域Ｒ２ａそれぞれに係わるサブ超分光イメージを生成しうる。プロセッサ３００は、サブ超分光イメージを併合し、第２検査領域Ｒ２に係わる超分光イメージを生成しうる。第１検査領域Ｒ１で生成された超分光イメージを、第１超分光イメージと命名し、第２検査領域Ｒ２で生成された超分光イメージを、第２超分光イメージと命名することができる。

【0095】

プロセッサ３００は、第１超分光イメージと第２超分光イメージとを併合し、対象体（ＯＢＪ）に対する全体超分光イメージを生成しうる。

【0096】

図１３は、一実施形態による、全体超分光イメージの生成方法について説明するためのフローチャートである。

【0097】

図１３を参照すれば、Ｓ１３１０段階において、光照射器１００は、以前検査領域Ｒ１と異なる現在検査領域Ｒ２に光を照射することができる。以前検査領域Ｒ１と現在検査領域Ｒ２は、重畳しなくてもよい。

【0098】

Ｓ１３２０段階において、光照射器１００は、以前検査領域Ｒ１で生成された以前超分光イメージと、現在検査領域Ｒ２で生成された現在超分光イメージとに基づき、対象体に係わる全体超分光イメージを生成しうる。

【0099】

以前検査領域Ｒ１と現在検査領域Ｒ２とが重畳されない場合、対象体ＯＢＪの高速スキャン及び超分光イメージの高速併合が可能である。

【0100】

図１４は、他の実施形態による、全体超分光イメージの生成方法について説明するためのフローチャートである。

【0101】

図１４を参照すれば、Ｓ１４１０段階において、光照射器１００は、以前検査領域Ｒ１と少なくとも一部が重畳される現在検査領域Ｒ２に光を照射することができる。

【0102】

Ｓ１４２０段階において、プロセッサ３００は、以前検査領域Ｒ１で生成された以前超分光イメージと、現在検査領域Ｒ２で生成された現在超分光イメージとにおける重畳領域に係わる重畳超分光イメージを削除することにより、対象体ＯＢＪに対する全体超分光イメージを生成しうる。

【0103】

一実施形態で、プロセッサ３００は、以前超分光イメージと現在超分光イメージとの併合時、以前分光イメージと現在超分光イメージとのうちいずれか一つにおいて、該重畳領域に係わる超分光イメージを削除することができる。それにより、全体超分光イメージに、重畳領域に係わる超分光イメージが重複して反映されることが防止されうる。

【0104】

図１５ないし図１６は、衣類管理装置に配される超分光イメージセンサについて説明するための参照図面である。

【0105】

図１５ないし図１６を参照すれば、超分光イメージセンサ１０は、衣類管理装置１５００にも配される。

【0106】

衣類管理装置１５００は、スチームのようなエアを噴射する方式を介し、内部に収容された衣類のにおい、ほこりまたはしわを除去する電子装置によっても具現される。

【0107】

衣類管理装置１５００は、内部に、衣類管理室１５２０を形成することができる。本体の前面には、開口が形成され、該開口には回転自在に結合され、本体を開閉することができるドア１５１０が設けられうる。ドア１５１０は、衣類管理室１５２０を開閉するようにも設けられる。ドア１５１０は、ヒンジのような連結部材を介しても本体に設けられる。

【0108】

衣類管理室１５２０は、衣類が収容される空間を形成することができる。衣類管理室１５２０は、衣類が収容されて支持されうるように、衣類支持部材が設けられうる。

【0109】

超分光イメージセンサ１０は、ドア１５１０の内部面、及び衣類管理室１５２０の内部面のうち少なくともいずれか一つにも配される。超分光イメージセンサ１０は、ドア１５１０が閉められる場合、衣類に隣接するようにも配される。超分光イメージセンサ１０は、ドア１５１０の開閉と関係なく、衣類が収容される場合、衣類に隣接するようにも配される。

【0110】

本開示の超分光イメージセンサ１０は、視野（ＦＯＶ：Field Of View）が十分に確保されていない位置においても、衣類を正確にセンシングすることができる。

【0111】

ドア１５１０が閉じられ、ユーザ入力が受信される場合、超分光イメージセンサ１０は、衣類をスキャンすることができる。

【0112】

衣類管理装置１５００は、既設定の条件でもって、衣類の材質を分析することができる。例えば、該既設定の条件は、スキャン長（scanning length）でもある。衣類管理装置１５００は、衣類材質により、動作モードを選択することができる。該動作モードにより、スチームの強度、加熱程度、除湿程度、衣類支持台の出力などが可変されうる。

【0113】

図１７ないし図１８は、室外機に配される超分光イメージセンサについて説明するための参照図面である。

【0114】

図１７ないし図１８を参照すれば、超分光イメージセンサ１０は、室外機１７００にも配される。

【0115】

室外機１７００は、室外空気と熱交換するための熱交換器１７１０を含むものでもある。室外機１７００は、室外に配されるので、湿気により、汚染源が熱交換器１７１０に容易に載置されうる。例えば、該汚染源は、菌類を意味しうるが、それに制限されるものではない。超分光イメージセンサ１０は、熱交換器１７１０に隣接するように配され、汚染源をセンシングすることができる。本開示の超分光イメージセンサ１０は、視野（ＦＯＶ）が十分に確保されていない位置においても、汚染源を正確にセンシングすることができる。

【0116】

ユーザ入力が受信され、既設定のスキャニング周期に逹した場合、室外機１７００は、熱交換器１７１０に付着した汚染源をスキャンすることができる。

【0117】

室外機１７００は、既設定の条件でもって、熱交換器１７１０に付着した汚染源をスキャンすることができる。例えば、該既設定の条件は、スキャン長でもある。室外機１７００は、汚染源が存在すると判断した場合、汚染源の存在を、室内機のディスプレイに表示することができる。

【0118】

室外機１７００は、該汚染源の量により、室外機１７００の掃除時間を決定し、掃除時間に基づき、該汚染源を除去することができる。例えば、室外機１７００は、送風ファンを駆動させ、該汚染源を除去することができる。

【0119】

なお、前述の実施形態は、コンピュータで実行されうるプログラムでもって作成可能であり、コンピュータで読み取り可能な記録媒体を利用し、前述のプログラムを動作させる汎用デジタルコンピュータによっても具現される。また、前述の実施形態で使用されたデータ構造は、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に、さまざまな手段を介しても記録される。前述のコンピュータで読み取り可能な記録媒体は、マグネチック記録媒体（例えば、ＲＯＭ（read-only memory）、フロッピーディスク、ハードディスクなど）、光学的判読媒体（例えば、ＣＤ－ＲＯＭ（compact disc read-only memory）、ＤＶＤ（digital versatile disc）など）のような記録媒体を含む。

【0120】

本実施形態と係わる技術分野において当業者であるならば、前述の記載の本質的な特性から外れない範囲において実施形態が変形された形態にも具現されるということを理解することができるであろう。従って、開示された実施形態は、限定的な観点ではなく、説明的な観点から考慮されなければならないのである。権利範囲は、前述の説明ではなく、特許請求の範囲に示されており、それと同等な範囲内にある全ての差異は、本実施形態に含まれたものであると解釈されなければならないのである。

【符号の説明】

【0121】

１０ 超分光イメージセンサ
２０ 光経路調節要素
１００ 光照射器
１１０ａ 第１光源アレイ
１１０ｂ 第２光源アレイ
１２０ 透過窓
２００ 光検出器
３００ プロセッサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】