KR100511407B1 - 촬상소자의 위치를 이동하여 포커싱이 이루어지는 카메라 - Google Patents

촬상소자의 위치를 이동하여 포커싱이 이루어지는 카메라 Download PDF

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Abstract

본 발명은 피사체에 대한 포커싱(focusing)을 맞추는 작업에 있어서 렌즈를 조작하지 않고 촬상소자의 위치를 이동하여 포커싱이 이루어지도록 하는 카메라에 관한 것으로서, 초점을 맞추기 위해 카메라 본체 안에서 촬상소자의 위치를 이동하기 위한 이동수단; 및 촬영 위치를 정하기 위한 이동제어신호를 상기 촬상소자의 이동수단으로 출력하는 제어부로 이루어지는 것을 특징으로 하며, 촬상소자 자체의 위치를 이동시켜 포커싱이 이루어지므로, 모터가 부착되고 다수개의 렌즈를 구비하여 이루어지는 고가의 줌(zoom)렌즈를 사용하지 않아도 되므로 비용절감의 효과가 있으며, 고속으로 동작하는 DSP(Digital Signal Processor)가 구비되므로 처리속도가 신속해지는 장점이 있고, 피사체 대상이 홍채인 경우 홍채 촬영에 적합한 렌즈를 설계하여 사용하면 되므로 최적의 렌즈를 카메라에 삽입하여 사용함으로써 피사계 심도를 깊게 할 수 있는 부수적인 효과가 있다.

Description

촬상소자의 위치를 이동하여 포커싱이 이루어지는 카메라 {Camera for focusing by moving photographing element}
본 발명은 카메라에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 피사체에 대한 포커싱을 맞추는 작업에 있어서 렌즈를 조작하지 않고 촬상소자의 위치를 이동하여 포커싱이 이루어지도록 하는 카메라에 관한 것이다.
카메라의 기본구조는 피사체를 렌즈를 통해서 촬상소자{디지털 카메라는 주로 CCD(Charge Coupled Device)가 사용됨}에 결상(結像)시키는 구조이며, 이것만 있어도 촬영을 할 수는 있으나, 조리개와 잠시 동안만 빛을 통과시키는 셔터, 촬영범위를 알기 위한 파인더 등이 첨가되어 있다. 이 밖에 촬영을 편리하게 하고 실패를 방지하는 기구로서 노출계와 각종 자동기구(自動機構)가 필요에 따라 장치되어 있다. 또한 디지털 카메라의 경우 촬상소자가 이미지를 픽업 할 수 있도록 펄스 신호 및 수평/수직 주파수 노광 타임 등에 대한 신호를 출력하는 타이밍 프로세서가 필요하다.
그리고 카메라 몸체는 카메라의 종류에 따라 필요한 형태로 제작되고, 초점거리를 맞추기 위해 렌즈부에 다수개의 렌즈를 구비하여 거리를 조절하는 줌렌즈(zoom lens)가 구비되기도 한다.
렌즈는 간단한 카메라의 경우는 볼록(凸) 메니스커스 렌즈를 사용하는 경우도 있고, 대부분의 경우 3장 이상의 렌즈로 구성되며, 전체적인 형태는 볼록렌즈로 되어 있다. 이것은 필요한 범위 전체에 필요한 상(像)을 맺게 하고, 렌즈를 가급적 밝게 하면서도 중심부와 주변부의 밝기를 균일하게 하며, 또한 화상(畵像)이 비뚤어지지 않아야 된다는 요구를 충족시키기 위한 것으로 1장의 렌즈만 가지고는 만족할 만한 결과를 얻을 수 없기 때문에, 그 렌즈는 성질이 서로 다른 광학렌즈를 짝지어 각각의 렌즈가 구성되어 있다.
도 1은 일반적인 카메라의 피사체에 대한 포커싱이 이루어지는 형태를 간략히 도시한 구성도이고, 도 2는 일반적인 카메라의 내부 구조에 관한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 초점거리는 촬상소자(22) 면과 렌즈박스(10)의 렌즈간의 거리(d)에 의해 결정되므로, 렌즈박스(10)에 줌렌즈를 사용하여 주밍(zooming) 작업을 통해 렌즈와 촬상소자면까지의 거리를 조절한다.
따라서, 피사체를 실제로 촬영하는 방식은 피사체(1)와의 초점거리를 맞추기 위해 사용자는 다수개의 렌즈로 구성되는 렌즈박스(10)를 수동으로 조작하여 dl 사이 범위에서 렌즈의 위치가 움직이도록 렌즈와 촬상소자(CCD)(22)간의 거리(d)를 조절하거나, 렌즈박스(10)에 내장된 모터가 제어부(미도시)에 의해 조작되도록 하므로써 렌즈와 촬상소자(CCD)(22)간의 거리를 조절하므로써 초점을 맞추는 작업이 이루어지게 된다.
초점이 맞추어져 촬상소자(22)에 상이 맺히면 맺힌 상에 대한 데이터를 메인 시스템(30)으로 전송하여 사용자의 용도에 맞게 사용하게 된다.
렌즈박스(10)에 모터가 내장되어 자동으로 초점을 맞추는 형태의 카메라는 도 2에 도시된 바와 같이, 렌즈 박스(10) 자체 내에 모터(11)를 구비하고, 상기 모터(11)는 카메라 본체(20)에 구비된 제어부(미도시)의 이동신호를 A/D 컨버터(22)를 통해 입력받아 초점이 가장 잘 맞는 위치에서 렌즈가 정지하도록 하는 구조로 이루어진다.
이하, 본 발명에서 주로 다루어질 홍채 인식 카메라를 예를 들어 초점을 맞추는 동작 과정을 설명하기로 한다.
렌즈의 위치(dl)를 최대값(max)과 최소값(min)까지 8단계로 나눈 상태에서 모터(11)를 구동하여 촬상소자(22)에 상이 맺히도록 하여, 맺힌 상에 대한 주파수 특성을 분석하고 상이 선명하게 맺히는 때인 고주파 상태에 대한 렌즈의 위치를 인지하고, 1차 결과에 따라 인지된 위치에서 전후로 더욱 조밀하게 다시 8단계로 나누어 각 위치에서 다시 가장 고주파 상태에 대한 렌즈의 위치를 인지하고, 더욱 세밀하게 촬영하고자 하는 경우 상기와 동일한 동작을 일정횟수 반복한다.
이렇게 하여 최종적인 렌즈의 위치에 대한 정보가 얻어지면, 해당 위치에서 촬영을 시작한다.
홍채 인식 카메라의 경우, 홍채의 세밀한 조직을 보여주어야 하므로, 상기의 동작을 여러번 수행하도록 제어부에 처리과정이 미리 프로그래밍 되어질 것이다.
그런데, 상기 종래기술과 같이 렌즈 박스내의 렌즈의 위치를 조절하여 포커싱을 하는 방식은 렌즈박스 내에 렌즈의 위치를 조절하기 위한 모터를 구비하여야 하므로 렌즈 박스 자체 크기가 크고, 피사체 대상(예: 홍채)을 촬영하는데 적합한 렌즈 규격을 구비하여야 하므로 고가의 렌즈 박스를 다양하게 구비하여야 한다는 단점이 있다.
또한 피사체 대상에 적합한 렌즈 규격을 사용하지 않는 경우엔, 피사체 심도가 낮아져 포커싱 작업이 어렵게 되어, 맺히는 상이 선명하지 않게 되는 경우가 발생하기 쉽다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 렌즈와 촬상소자간의 거리를 조절하여 포커싱을 맞추는 작업에 있어서, 렌즈를 조작하지 않고 촬상소자 자체의 위치를 움직여 포커싱이 이루어지도록 함으로써 고가의 렌즈 박스를 구비하지 않고도 포커싱 이루어지는 카메라를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 촬상소자의 위치를 이동하여 포커싱이 이루어지는 카메라는 촬상소자의 위치를 이동하여 렌즈와 촬상소자간의 거리를 조절함에 따라 포커싱이 이루어지는 카메라에 있어서, 상기 카메라 본체에 고정되는 지지대, 상기 지지대내에 설치되는 볼스크류 및 가이드레일, 상기 볼스크류 및 가이드레일에 연결설치되어 가이드레일을 따라 볼스크류 회전에 의해 위치가 가변되며 촬상소자를 지지하는 기판이 고정되어 있는 슬라이더; 및 상기 제어부로부터 출력되는 이동 제어신호에 따라 회전하여 볼스크류를 작동시키는 모터를 구비하는 촬상소자 이동수단; 촬영 위치를 정하기 위한 이동제어신호를 상기 촬상소자의 이동수단으로 출력하며, 고속처리가 가능한 DSP(Digital Signal Processor)를 채용한 제어부; 및 상기 촬상소자를 지지하는 기판(PCB)으로부터 상기 촬상소자가 유연하게 이동할 수 있도록 구비된 플렉시블 케이블로 이루어지는 특징이 있다.
삭제
상기 제어부는 고속처리가 가능한 반도체 디바이스를 사용하며, 특히 DSP(Digital Signal Processor)를 사용하는 것이 바람직하고, 사용하고자 하는 시스템의 종류에 따라 피사체에 대한 대표 이미지(예컨대, 템플릿)를 미리 내장하여 사용하는 특징이 있다.
삭제
이하, 본 발명이 속하는 분야에 통상의 지식을 지닌자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 카메라의 피사체에 대한 포커싱이 이루어지는 형태를 간략히 도시한 구성도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 촬상소자를 이동하여 포커싱을 하는 카메라의 구조에 관한 블록도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 촬상소자를 이동하여 포커싱을 하는 카메라는 피사체(1)를 촬영하기 위해 렌즈(100)와 촬상소자(221)간의 거리(d)를 조절하여 초점을 맞추는 작업(포커싱:focusing)을 하기 위해, 촬상소자(221) 이동수단(210)을 통하여 촬상소자의 위치를 가변시키고, 촬상소자(221)의 위치를 제어하기 위한 제어신호 및 시스템 전반적인 제어를 처리하도록 고속 처리 능력이 있는 DSP(240)를 구비하며, 촬상소자가 고정된 기판(220)과 DSP(240)간의 데이터 전송이 이루어지도록 기판(220)과 DSP(240)를 플렉시블(flexible) 케이블(222)로 연결시키는 구조로 이루어진다.
이때 렌즈(100)는 종래와 같은 모터가 별도로 구비된 고가의 렌즈를 사용할 필요가 없으므로 일반적인 렌즈를 사용한다.
상기 초점거리는 촬상소자(221) 면과 렌즈(100)간의 거리(d)에 의해 결정되므로, 촬상소자(221)가 고정된 기판(PCB : Printed Circuit Board)(220) 자체를 이동시켜 렌즈(100)와의 거리를 조절하는데, 촬상소자(221)의 이동범위는 도 3에 표시된 dc이며, 촬상소자를 이동시키기 위한 이동수단(210)을 도 4를 참고로하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
한편 렌즈(100)와 촬상소자(221)가 구비된 카메라 본체(200)는 별도의 체결부(150)를 통해 연결된다.
도 4에 도시된 바와 같이 이동수단(210)은 촬상소자(221)가 고정되어 있는 기판(220)을 슬라이더(213)에 고정시키고, 기판(220) 자체가 움직이므로 플렉시블 케이블(222)로 DSP(240)와 연결하고, 슬라이더(213)는 볼스크류(212) 및 가이드레일(214)에 설치되어 모터(215)의 회전에 따라 직선 이동을 하고, 가이드레일(214) 및 볼스크류(212)는 본체에 고정되어 있는 지지대(211, 211')에 연결설치되며, 상기 모터(215)는 지지대(211')의 축이 되는 볼스크류(212)와 동일축에 연결되어 DSP(240)로부터 기판(220) 이동거리에 대한 제어신호를 입력받도록 구성된다.
본 발명에서는 상기 이동수단(210)의 실시예로 LM 가이드 방식을 채택하여 설명한 것으로, 이밖에도 에어실린더 방식, 랙 피니언 기어 등 직선왕복 운동을 수행하는 기구들 중 가장 바람직한 방식을 선택하여 사용할 수 있다.
상기와 같이 구성된 카메라를 홍채 인식 시스템의 예를 들어 동작 과정을 설명하면, 피사체(1)가 홍채이므로 피사체(1)가 가장 선명하게 찍힐 수 있는 위치를 찾기 위해 DSP(240)는 기준위치(S)에서 촬상소자 이동범위(dc)까지 기판(220)을 이동시키면서 종래와 같이 8단계로 나누어 피사체(1)를 스캔(scan)한다.
스캔된 데이터 중 가장 고주파수로 인정되는 촬상소자 위치를 찾아내어 다시 그 위치를 중심으로 세밀하게 8단계로 나누어 피사체(1)를 재스캔한다.
상기 동작을 일정 횟수 반복하여 가장 선명하게 찍히는 촬상소자 위치가 찾아지면, 해당 위치에 촬상소자 기판(220)을 정지시켜 홍채 즉 피사체(1)를 촬영한다.
그리고 상기 DSP(240)에는 피사체(1)가 홍채이면 홍채에 대한 이미지를 미리 저장하여, 피사체(1) 촬영시 촬영하고자 하는 피사체(1)의 이미지를 신속하게 비교하여 홍채가 아닌 안경, 또는 눈썹과 같은 이미지가 촬영되지 않도록 해준다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 촬상소자 자체의 위치를 이동시켜 포커싱이 이루어지므로, 모터가 부착되고 다수개의 렌즈를 구비하여 이루어지는 고가의 줌렌즈를 사용하지 않아도 되므로 비용절감의 효과가 있으며, 고속으로 동작하는 DSP가 구비되므로 처리속도가 신속해지는 장점이 있다.
또한 피사체 대상이 홍채이면, 홍채 촬영에 적합한 렌즈를 설계하여 사용하면 되므로 최적의 렌즈를 카메라에 삽입하여 사용함으로써 피사계 심도를 깊게 할 수 있는 부수적인 효과가 있다.
도 1은 일반적인 카메라의 피사체에 대한 포커싱이 이루어지는 형태를 간략히 도시한 구성도,
도 2는 일반적인 카메라의 내부 구조에 관한 블록도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 카메라의 피사체에 대한 포커싱이 이루어지는 형태를 간략히 도시한 구성도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 촬상소자를 이동하여 포커싱을 하는 카메라의 구조에 관한 블록도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
1 : 피사체 100 : 렌즈
150 : 체결부 200 : 카메라 본체
210 : 이동수단 211, 211' : 지지대
212 : 볼스크류 213 : 슬라이더
214 : 가이드레일 215 : 모터
220 : 기판 221 : 촬상소자
230 : 플렉시블 케이블 240 : DSP
300 : 메인 시스템
d : 촬상소자와 렌즈간의 거리
dc: 촬상소자 이동 구간

Claims (8)

  1. 촬상소자의 위치를 이동하여 렌즈와 촬상소자간의 거리를 조절함에 따라 포커싱이 이루어지는 카메라에 있어서,
    상기 카메라 본체에 고정되는 지지대, 상기 지지대내에 설치되는 볼스크류 및 가이드레일, 상기 볼스크류 및 가이드레일에 연결설치되어 가이드레일을 따라 볼스크류 회전에 의해 위치가 가변되며 촬상소자를 지지하는 기판이 고정되어 있는 슬라이더; 및 상기 제어부로부터 출력되는 이동 제어신호에 따라 회전하여 볼스크류를 작동시키는 모터를 구비하는 촬상소자 이동수단;
    촬영 위치를 정하기 위한 이동제어신호를 상기 촬상소자의 이동수단으로 출력하며, 고속처리가 가능한 DSP(Digital Signal Processor)를 채용한 제어부; 및
    상기 촬상소자를 지지하는 기판(PCB)으로부터 상기 촬상소자가 유연하게 이동할 수 있도록 구비된 플렉시블 케이블로 이루어지는 것을 특징으로 하는 촬상소자의 위치를 이동하여 포커싱이 이루어지는 카메라.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는
    사용하고자 하는 시스템의 종류에 따라 피사체에 대한 대표 이미지(예컨대, 템플릿)를 미리 내장하고 있는 것을 특징으로 하는 촬상소자의 위치를 이동하여 포커싱이 이루어지는 카메라.
  7. 삭제
  8. 삭제
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