KR100746720B1 - 영상 촬영 장치 - Google Patents

Abstract

영상 촬영 장치가 개시된다. 개시된 영상 촬영 장치는, 렌즈군과, 렌즈군을 좌우로 이동 시키는 액츄에이터와, 렌즈군을 통과한 피사체의 영상을 촬상하기 위한 촬상소자와, 시스템 제어를 위한 제어부를 갖는다. 이러한 영상 촬영 장치는, 기록 화소를 4배로 증가 시켜, 소형 및 저가격으로 고화소를 구현한다.

영상촬영장치, 기록화소, 해상도, 카메라, 렌즈, 촬상소자

Description

영상 촬영 장치{IMAGE PHOTOGRAPHING DEVICE}

도 1은 일잔적인 영상 촬영 장치를 포함하는 휴대 장치 예를 보인 사시도,

도 2는 휴대 장치에 적용되는 일반적인 카메라 모듈의 구성을 보인 개략적인 단면도,

도 3은 도 2에 도시한 카메라 모듈의 영상 형성을 나타내는 개략적인 단면도,

도 4는 도 2에 도시한 카메라 모듈의 촬상소자를 개략적으로 도시한 도면,

도 5는 도 4에 도시한 촬상소자의 물상면의 상면으로의 이미징을 도시한 도면,

도 6은 본 발명의 카메라 모듈의 구성을 보인 개략적인 단면도,

도 7은 도 6에 도시한 모듈에서 렌즈를 이동 시킨 단면도,

도 8은 도 6의 상태에서의 이미징,

도 9는 도 7의 상태에서의 이미징을 나타내는 도면,

*도 10은 도 5의 상태에서의 물상면의 상면으로의 이미징을 나타내는 도면,

도 11은 도 6의 상태에서의 물상면의 상면으로의 이미징을 나타내는 도면,

도 12는 도 5와 도 6의 상태에서의 이미지 저장과정을 나타내는 도면,

도 13은 본 발명의 카메라 모듈의 각 메모리에 저장된 물상면의 공간 샘플링 점의 도시한 도면,

도 14는 도 5와 도 6의 샘플링 점들을 겹쳐 표시한 도면,

도 15는 도14의 정보를 보간하여 고 해상도 영상을 구현하는 것을 도시한 도면,

도 16은 도 15의 작동을 위한 제어계의 구성을 도시한 도면,

도 17은 도 5와 도 6의 샘플링 점들을 겹쳐 표시한 다른 예를 도시한 도면이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

100: 영상촬영장치 200: 렌즈군

210: 렌즈 경통 207: 촬상소자

600: 구동소자 1201: 제어부

1204: 메모리

본 발명은 영상 촬영 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 영상촬영 장치에 장치된 촬상소자의 해상도 보다 기록 화소를 4배로 증가 시켜, 소형 및 저가의 센서로 고해상도를 구현함으로써, 휴대기기에 장착될 수 있도록 하거나, 초 고 해상도를 구현하기 위한 것이다.

도 1은 영상 촬영 장치를 포함한 휴대기기의 도면으로, 휴대기기는 본체(100), 영상 촬영장치 장착부(101), 영상 촬영 장치를 작동시키기 위한 촬영버튼(102), 영상을 표시하기 위한 표시소자(103), 휴대기기(100)의 각종 기능을 변경하기 위한 복수의 기능버튼(104)으로 구성된다.

도 2는 휴대기기에 장착된 영상촬영장치(200)의 도면으로, 피사체의 상을 형성시키는 렌즈군(201), 렌즈군(201)이 조립되는 경통(202), 광학 신호를 전기신호로 전환시키는 촬상소자(203), 촬상소자(203)을 장치하는 허브(204), 촬상소자(203)에 입사하는 광에서 적외선 성분을 차단하는 적외선차단필터(205)로 구성된다.

이러한 영상 촬영 장치에서 영상이 촬영되는 방법을 도 3에 도시한다.

렌즈군(201)으로부터 소정의 거리를 두고 위치한 피사체면(301)내에 위치한 피사체(302)는 렌즈군(201)에 의하여 상면(303)내에 피사체(302)의 상(304)을 형성한다. 따라서 촬상소자(203)는 상면(303)에 위치한다. 도 4는 촬상소자(203)을 예시한 도면으로 촬상소자를 한 부분을 확대한 일부분(400)을 보면 화소(401)들이 일정 일정한 배열로 배치되어 있다. 도 6은 촬상 방법을 도식화 한 것으로, 피사체면(500) 내의 임의의 점(501)은 렌즈군(201)에 의하여 상면(400)의 한 점(502)에 상을 형성한다.

이와 같은 종래의 영상 촬영 장치의 촬상 해상도는 사용하는 촬상소자의 해상도에 의하여 결정되며, 높은 해상도가 요구 될 경우, 센서가 지나치게 커지거나 렌즈의 가격이 높아지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 렌즈군과 촬상소자를 상대적으로 이동시키는 구동소자를 이용하여, 사용된 촬상소자의 해상도보다 높은 해상도를 구현함으로써, 영상 촬영 장치의 크기를 소형화하고, 부품의 가격을 낮추도록 하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 렌즈경통; 상기 렌즈경통에 조립된 렌즈군; 전체 장치를 지지하는 허브; 상기 허브내의 소정의 위치에 부착된 촬상소자; 상기 촬상소자로 들어오는 광 중에서 적외선 성분을 제거하는 적외선필터; 상기 렌즈군을 상기 촬상소자에 대하여 상대적으로 미세 이동시키는 구동소자; 상기 구동소자의 움직임을 제어하는 구동제어기; 상기 촬상소자에서 나오는 영상데이터를 저장하는 메모리부; 상기 촬상소자에서 나오는 신호와 상기 메모리를 관리하는 주제어부를 포함하여 이루어지는 영상 촬영 장치를 제공한다.

상기 렌즈군을 포함하는 상기 렌즈경통은 상기 허브에 결합되고,

상기 렌즈군의 광축은 상기 촬상소자의 면의 중심을 수직으로 통과하도록 배치되고,

상기 구동소자는 상기 렌즈경통과 상기 허브 사이의 소정의 위치에 조립되어, 상기 구동소자가 작동할 때 상기 렌즈군이 상기 촬상소자의 수평주사선에 대하여 45도 방향으로 이동하도록 상기 구동소자의 구동 방향이 배치된다.

상기 구동 제어기는 상기 구동소자와 상기 주제어기에 전기적으로 연결된다.

상기 주제어기는 상기 촬상소자, 상기 구동제어기, 상기 메모리에 전기적으로 연결된다.

이하에서는 본 발명에 따른 영상 촬영 장치의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저 제 1실시예를 설명한다.

도 6은 본 발명에 의한 소형 영상 촬영 장치의 일실시예를 보인 도면이다.

도 7은 구동소자가 작동하였을 때 렌즈군이 촬상소자에 대하여 상대적으로 이동한 상태를 표시한 도면이다.

도 8은 구동소자가 작동하지 않을 때 피사체와 상의 위치관계를 도시한 도면이다.

도 9는 구동소자가 작동하여 렌즈군이 촬상소자에 대해서 상대적으로 이동하였을 때의 피사체와 상의 위치관계를 도시한 도면이다.

도 10은 구동소자가 작동하지 않을 때 피사체면의 점과 촬상소자면의 화소간의 상 형성 관계를 표시한 도면이다.

도 11은 구동소자가 작동하여 렌즈군이 촬상소자에 대해서 상대적으로 이동하였을 때 피사체면의 점과 촬상소자면의 화소간의 상형성 관계를 표시한 도면이다.

도 12는 구동소자의 작동에 따른 영상 데이터의 저장하는 신호선 연결을 표시한 도면이다.

도 13은 두 메모리에 저장된 영상의 피사체 면상의 데이터 추출점을 가상적으로 표시한 도면이다.

도 14는 도 13의 두 메모리에 저장된 영상 데이터를 가상적으로 겹쳐 보인 도면이다.

도 15는 도 14는 두 메모리에 저장된 영상 데이터의 보간처리에 의하여 고해상도를 구현하는 방법을 표시한 도면이다.

도 16은 도 15의 처리를 위한 신호선의 연결을 표시한 도면이다.

본 실시예의 영상 촬영 장치(600)는, 렌즈경통(601); 렌즈경통(601)에 조립된 1개 이상의 렌즈로 구성된 렌즈군(602); 전체 장치를 지지하는 허브(605); 허브(605)내의 소정의 위치에 부착된 촬상소자(606); 촬상소자(606)로 들어오는 광 중에서 적외선 성분을 제거하는 적외선필터(604); 렌즈군(602)을 촬상소자(606)에 대하여 상대적으로 미세 이동시키는 구동소자(603); 구동소자(603)의 움직임을 제어하는 구동제어기(1200); 구동소자(603)가 초기 위치에 있을 때 촬상소자(606)에서 나오는 영상데이터를 저장하는 제 1 메모리(1204), 구동소자(603)가 이동된 위치에 있을 때 촬상소자(606)에서 나오는 영상데이터를 저장하는 제 2 메모리(1205); 촬상소자(606), 제 1 메모리(1204), 제 2 메모리(1205)를 관리하고 주연산을 처리하는 주제어기(1201); 주제어기(1201)의 연산에 의하여 형성된 결과 영상을 저장하는 제 3 메모리(1601)로 이루어진다.

렌즈군(602)은 렌즈경통(602) 내부에 조립되며, 렌즈경통(602)은 도 6에 도시한 바와 같이 허브(605)의 소정의 위치에 나사로 결합된다. 촬상소자(606)는 촬 상소자(606)의 중심을 수직으로 지나는 가상의 선이 렌즈군(602)의 광축과 일치하도록 허브(605)의 소정의 위치에 조립된다.

구동소자(603)는 전압이 인가되면 길이가 변하는 압전소자로 제작되며, 도 6과 같이 렌즈경통(602)과 허브(605)사이에 조립되며, 구동소자(603)의 구동방향은 촬상소자(606)의 수평방향(606)에 대하여 45도 방향으로 구성된다. 구동소자(603)에 전압이 인가되면 도 7과 같이 구동소자의 길이가 증가하여, 렌즈경통(602)를 한 쪽 방향으로 이동시킨다.

도 8은 구동소자(603)가 초기 위치에 있을 때 상의 형성 관계를 보이며, 렌즈군(602)으로부터 소정의 거리에 위치한 피사체면(801)에 위치한 피사체(803)은 렌즈군(603)에 의하여 상면(802)에 상(804)을 형성한다. 촬상소자(806)는 상면(802)에 위치한다.

도 9는 구동소자(603)이 도 7과 같이 작동하여 렌즈군(602)가 초기 위치로부터 미세 이동하였을 때 상의 형성 관계를 도시한 것으로, 렌즈군(602)의 이동(901)에 의하여, 피사체(803)의 상(804)이 이동(902)하게 된다. 구동소자(603)의 이동량은 상(804)이 도 10에 도시된 촬상소자(806)의 대각 화소 간격(1004)의 절반정도를 이동하도록 결정된다.

구동소자(603)의 이동에 따른 피사체면(801)의 점들과 상면(802)에 위치한 촬상소자(806)의 화소의 상 형성 관계를 도 10과 도 11을 이용하여 설명한다.

구동소자(603)이 초기 위치에 있을 때, 도 10과 같이 피사체면(801)의 소정의 면(1000)내에 위치한 소정의 점(1002)은 촬상소자(806)의 한 화소(1003)에 상을 형성 시킨다.

구동소자(603)가 미세 이동하여 도 9와 같이 렌즈군(602)이 초기위치로부터 이동하였을 때, 도 11과 같이 동일한 화소(1003) 위치에 초기 위치의 점(1002)로부터 대각 방향으로 절반 정도 이동한 점(1100)의 상이 형성된다.

도 12는 구동소자(603)의 작동과 함께 상을 저장하는 신호의 배치를 도시한 것으로, 구동제어기(1200)는 주 제어기(1201)로부터 구동명령이 있을 때 전압을 발생시켜 구동소자(603)를 구동시킨다.

주제어기(1201)은 구동제어기(1200)에 구동 명령을 보내지 않는 상태에서 영상촬영 장치(600)으로 부터의 제 1 영상 데이터를 제1메모리(1204)에 저장한다. 주제어기(1201)은 구동제어기(1200)에 구동명령(1207)을 인가한 후 영상 촬영 장치(600)으로 부터의 제 2영상 데이터를 제 2 메모리(1205)에 저장한다.
상기 영상 촬영 장치는 광학 줌 및 자동 초점 기능을 동시에 가지도록 한다.

도 13은 제 1메모리(1204)와 제 2메모리(1205)에 저장된 영상 데이터가 저장하고 있는 피사체면(801) 상의 데이터 점을 가상적으로 나타낸 것으로, 제 1메모리(1204)의 데이터 점 배치(1300)는 제 2메모리(1205)의 데이터 점 배치(1301)에 대하여 대각 방향으로 이동되어 있다. 도 14는 도 13의 두 데이터 점 배치를 가상적으로 중첩시켜 도시하였다.

주제어기(1201)는 제 1메모리(1204)에 저장된 제 1영상 데이터와 제 2메모리에 저장된 제 2영상 데이터를 이용하여 고해상도의 영상을 구현하는 작동을 한다. 주제어기(1201)는 추가의 해상도를 구현하는 방법을 도 15를 이용하여 설명하면, 추가의 해상도를 구현하기 위한 새로운 데이터 점(1503)은 제 1메모리(1204)에 저 장된 주변 데이터점인 P1(1502)과 P2(1503), 제 2메모리(1205)에 저장된 주변 데이터 점인 P3(1501)과 P4(1504)를 평균 연산하여 얻는다. 상기의 방법으로 도 14의 가상 중첩됩 데이터 점들의 보간으로, 새로운 영상 데이터가 도 15와 같이 얻어지며, 화소수는 4배가 증가하게 된다.

도 16은 주제어기(1201)에 의하여 수행되는 해상도 증가 작용에서 이용되는 신호의 배치를 예시한 것으로, 주제어기(1201)는 제1메모리(1204)와 제2메모리(1205)에 저장된 영상을 받아 들여 상기의 해상도 증가 연산을 실시한 후 결과 영상을 제3메모리(1601)에 저장하여, 고해상도 영상이 구현된다.

이하에서는 본 발명의 제 2실시예를 설명한다.

본 발명의 제 2 실시예에서는 고해상도를 얻기 위해서 주제어기(1201)에 의해서 실시되는 연산이 다르고 나머지 구성은 제 1실시예와 동일하다. 제 2 실시예의 고해상도 구현 방법을 도 17을 이용하여 설명한다. 소정의 행(1700)에서 고해상도 데이터를 구현하기 위해 해당행(1700) 바로 아래의 행(1701)의 데이터를 해당행(1700)에 삽입한다. 또 다른행(1702)에서도 바로 아래의 행(1703)의 데이터를 해당행(1702)에 삽입하여 고행상도를 구현한다.

제 2실시예의 연산방법은 별도의 보간 연산없이 단순 메모리 접근 제어 만으로 구현할 수 있어 고속화와 제어기의 단순화를 이를 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 영상 촬영 장치는, 영상의 기록 화소를 증가시킴으로서, 저가의 저 해상도 부품으로 고해상도를 구현할 수 있으며, 소 형화할 수 있는 효과가 있다.

이상에서는 본 발명을 하나의 실시예로써 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.

Claims (7)

1. 렌즈경통;

   상기 렌즈경통에 조립된 1개 이상의 렌즈로 구성된 렌즈군;

   전체 장치를 지지하는 허브;

   상기 허브내에 부착된 촬상소자;

   상기 촬상소자로 들어오는 광 중에서 적외선 성분을 제거하는 적외선필터;

   상기 렌즈군을 상기 촬상소자에 대하여 상대적으로 미세 이동시키는 구동소자;

   상기 구동소자의 움직임을 제어하는 구동제어기;

   상기 촬상소자에서 나오는 영상데이터를 저장하는 제 1, 제2 메모리;

   상기 촬상소자와 제 1 메모리와 제 2 메모리(1205)를 관리하고 주연산을 실시하는 주제어기; 및

   상기 주제어기의 연산 결과로 생성된 영상을 저장하는 제 3 메모리를 포함하여 이루어지는 영상 촬영 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 렌즈군을 포함하는 상기 렌즈 경통은 상기 촬상소자의 중심을 수직으로 지나는 가상의 선이 상기 렌즈군의 광축과 일치하도록 상기 허브에 조립되는 것을 특징으로 하는 영상 촬영 장치.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 구동소자는 전기적 신호를 받아 변위를 일으키는 소자로서, 상기 렌즈군을 상기 촬상소자에 대하여 상대적으로 이동시키며, 이동 방향은 상기 촬상소자의 수평주사선에 대하여 45도 대각 방향이며, 이동 량은 상기 촬상소자의 45도 방향 화소 간격의 절반인 것을 특징으로 하는 영상 촬영 장치.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 구동소자가 구동되면 상기 렌즈군에 의하여 상기 촬상소자에 형성된 상은 상기 촬상소자의 수평주사선에 대하여 45도 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 영상 촬영 장치.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 구동제어기는 상기 주제어기로부터의 구동 명령이 있을 때, 전기적 신호를 상기 구동소자에 공급하여 상기 구동소자를 제어하는 것을 특징으로 하는 영상 촬영 장치.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 주제어기는 상기 구동제어기에 구동 명령을 보내지 않는 상태에서 상기 촬상소자로부터의 제 1 영상 데이터를 상기 제 1메모리에 저장하고, 상기 구동제어기에 구동명령을 인가한 후 상기 촬상 소자로 부터의 제 2영상 데이터를 상기 제 2 메모리에 저장하여, 상기 제 1메모리와 상기 제 2메모리에 저장된 영상 데이터를 결합 시켜 고해상도의 영상을 연산하고, 이를 상기 제 3메모리에 저장하는 것을 특징으로 하는 영상 촬영 장치.
7. 청구항 1에 있어서, 상기 영상 촬영 장치는 광학 줌 및 자동 초점 기능을 동시에 가지는 것을 특징으로 하는 영상 촬영 장치.

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