상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 카메라 모듈을 이용한 사용자와 피사체간의 거리 측정 방법에 있어서, 카메라 모듈이 구동될 시, 줌 기능이 구동되어 촬상소자에 피사체의 상이 형성되었는지 검사하는 제 1 과정과, 줌 기능이 완료되었을 시, 포커싱 기능이 구동되어 초점이 조절되었 는지 검사하는 제 2 과정과, 초점이 조절되었을 시, 초점거리 f와 렌즈와 촬상소자간의 거리 b를 산출하는 제 3 과정 및 렌즈의 공식을 이용하여 피사체와 사용자간의 거리 a를 산출하고 디스플레이 하는 제 4 과정을 포함함을 특징으로 한다.
본 발명은 카메라 모듈을 갖는 휴대용 단말기를 도시하고 이에 대하여 기술하였으나, 카메라 모듈을 단독으로 갖는 카메라 장치 또는 카메라 모듈을 갖는 여타 다른 장치에서도 역시 적용 가능하다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 하기와 같다. 그러나 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 일반 휴대용 단말기(100)의 전면 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 카메라 모듈(400)이 적용된 휴대용 단말기(100)의 후면 사시도이다.
역시, 본 발명에서는 단말기의 상부체가 유동되는 팝업 타입(pop-up type)단말기에 대하여 도시하고 기술하였으나, 카메라 모듈을 갖는 각종 단말기에 역시 적용 가능할 것이다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 휴대용 단말기(100)는 메인 바디(110)와 상기 메인 바디(110)에서 단말기(100)의 길이 방향으로 유동하는 팝업 바디(pop-up body)(120)를 포함한다. 상기 팝업 바디(120)는 메인 바디(110)에 설치되는 디스플레이 장치(111)의 일부를 선택적으로 가려줄 수 있으며, 도 2에 도시한 카메라 모듈(400)을 보호하는 기능을 수행한다.
상기 메인 바디(110)에는 다수의 키버튼을 갖는 키패드 어셈블리(112)가 설 치됨으로써 데이터 입력 수단으로 사용될 수 있다. 상기 키패드 어셈블리(112)의 하측으로는 통화시 상대방에게 사용자의 음성을 전달하기 위한 마이크로폰 장치(113)가 설치된다. 스피커 장치(121)는 상기 팝업 바디(120)에 설치됨으로써 팝업 바디(120)의 유동에 따라 위치가 가변될 수 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 팝업 타입 단말기(100)는 단말기(100)의 후면에 카메라 모듈(camera module)(400)이 설치된다. 상기 카메라 모듈(400)은 메인 바디(120)에 설치하되, 단말기(100)의 전원 공급 수단인 배터리팩(115)의 상부에 위치된다. 따라서, 상기 단말기(100)는 상기 디스플레이 장치(111)를 이용하여 피사체를 디스플레이 한 후, 소망하는 크기 및 배율로써 촬영할 수 있는 디지털 카메라로써의 기능을 수행할 것이다.
더욱이, 상기 단말기(100)는 상술한 디지털 카메라 기능에 더하여 사용자가 요구하는 키 입력에 따라 촬영되는 피사체와 사용자간의 거리를 측정하여 준다. 따라서, 카메라 촬영 모드에서 거리를 측정하기 위한 모드로 진입한 후 사용자의 키입력이 발생할 시 피사체와 사용자간의 거리가 단말기 디스플레이 장치에 디스플레이 될 것이다. 또는, 카메라 촬영 모드에 진입하지 않고 직접 거리 측정 모드로 진입하여 대상물간의 거리를 측정할 수 있을 것이다. 양자 공히 카메라 모듈의 구동 후에 사용될 수 있을 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 카메라 모듈(400)을 제어하기 위한 휴대용 단말기(100)의 블록 구성도로써, 단말기(100)의 제어부(MPU : Micro-Processor Unit)(300)는 상기 단말기(100)의 전반적인 동작을 제어하고, 카메라 모듈(400)에 서 발생하는 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 단말기(100)의 키버튼을 사용하여 카메라 모듈의 줌 기능을 수행할 수 있으며, 줌 기능과 더불어 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)에 맺혀진 상의 촛점 거리를 자동 및/또는 수동으로 조절하도록 제어할 수 있을 것이다. 더욱이, 본 발명에 따른 렌즈의 공식을 이용하여 최종적으로 상기 카메라 모듈(400)과 사용자간의 실제 거리를 계산하여 단말기 디스플레이 장치(111)에 디스플레이 시켜주도록 제어할 수 있을 것이다.
메모리(301)는 프로그램 메모리, 데이터 메모리, 불휘발성 메모리 등을 포함하는데, 카메라 모듈에 별도의 메모리가 포함되지 않을 경우 화상 데이터를 저장하거나, 본 발명에 따른 거리 측정 과정시 초기 데이터 값을 임시로 저장하는 버퍼 역할을 수행할 수도 있을 것이다.
키입력부(key pad)(302)는 0 ∼ 9의 숫자키 버튼들과, 메뉴버튼(menu), 취소버튼, 확인버튼, 통화버튼, 종료버튼, 인터넷접속 버튼, 네비게이션 키 버튼들 등 다수의 기능키들을 구비하며, 사용자가 누르는 키에 대응하는 키입력 데이터를 상기 제어부(300)로 제공한다. 역시, 상기 키 입력부는 사용자의 모드 전환에 따라, 카메라 모듈을 이용한 디지털 카메라 모드로 사용시 셔터로 사용되거나, 거리 측정 모드시 측정 버튼으로 사용될 수 있을 것이다.
표시부(303)는 프로그램 수행 중 발생되는 메시지들과 단말기의 상태정보 등을 표시하며, 사용자의 요구가 있을 시, 피사체와 사용자간의 거리를 표시할 수 있을 것이다.
상기 제어부(300)에 연결된 코덱(CODEC : Coder-Decoder)(304)은 수신 오디 오 신호를 스피커 장치(113)를 통해 재생하거나 마이크로폰 장치(121)로부터 발생되는 송신 오디오 신호를 상기 제어부를 통해 외부로 전송하는 기능을 수행한다. 즉, 상기 코덱(304)은 상기 제어부(300)에서 제공되는 PCM 데이터를 아날로그 음성/음향 신호로 변환하여 스피커 장치(113)를 통해 송출하고, 상기 마이크로폰 장치(121)를 통해 수신되는 음성/음향 신호를 PCM데이터로 변환하여 상기 제어부(300)로 제공한다.
또한, RF모듈(Radio Frequency module)(305)은 안테나를 통해 수신되는 래디오주파수 신호를 주파수 하강시켜 모뎀부(306)로 제공하고, 상기 모뎀부(306)로부터의 기저대역신호를 주파수 상승시켜 상기 안테나를 통해 송신한다. 상기 모뎀부(306)는 상기 RF모듈(305)과 상기 제어부(300) 사이에 송수신되는 기저대역 신호를 처리한다. 예를들어, 송신인 경우 송신할 데이터를 채널코딩(channel coding) 및 확산(spreading)하는 기능을 수행하고, 수신인 경우 수신신호를 역확산(despreading) 및 채널복호(channel decoding)하는 기능을 수행한
도 4는 본 발명에 따른 카메라 모듈(400)의 블록 구성도로써, 디지털 카메라 장치로써 사용될 경우의 전반적인 구성 요소를 포함하고 있다. 따라서, 도 4에 도시된 구성 요소는 일반 디지털 카메라 장치가 단독으로 사용될 경우, 또는 여타 다른 장치에 카메라 모듈이 부가적으로 사용될 경우에도 구성 요소로써 적용될 수 있을 것이다.
도 4에 도시한 바와 같이 카메라 모듈은, 다수의 렌즈군(402, 403과, 404)과, 상기 렌즈군을 구동시키고 구동된 위치를 감지하는 구동 및 감지 수단(408, 409)과, 상기 렌즈군들에 의해 대상 피사체의 상이 맺히는 촬상소자인 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)(405)와, 상기 CMOS(405)에서 이득 조절된 촬상 영상 신호를 디지털 신호로 변환 출력하는 ADC(Analog to Digital Converter)(406)와, 상기 ACD(406)에서 디지털 변환된 촬상 영상 신호를 화상신호로 처리하여 카메라 제어부로 전송하는 DSP(Digital Signal Processor)(407) 및 카메라 모듈의 각종 동작을 수행하기 위한 정보들을 저장하며, 렌즈부를 통하여 들어오는 화상데이터 및 본 발명의 거리 측정 모드 진행시, 렌즈의 공식에 따른 촛점 거리 및 렌즈와 CMOS간의 거리 데이터를 임시 저장하는 메모리(410)를 포함한다.
상기 렌즈군은 줌 렌즈부(402)와 포커스 렌즈부(403) 및 아이리스(iris) 렌즈부(404)를 포함할 수 있다. 공히, 각 렌즈부(402, 403, 404)는 다수의 렌즈가 소정의 출몰 가능한 경통에 설치될 수 있으며, 각 렌즈의 거리를 조절하여 결과적으로 피사체의 상이 CMOS(405)로 정확히 맺도록 할 수 있을 것이다.
상기 줌 렌즈부(402)는 피사체의 상이 CMOS에 대략적으로 형성되도록 구동되며, 상기 포커스 렌즈부(403)는 상기 줌 렌즈부(402)에 의해 CMOS에 형성된 상의 촛점을 맞추도록 구동된다.
따라서, 상기 줌 렌즈부(402)는 줌 구동 및 감지 수단(408)을 포함한다. 상기 줌 구동 수단으로는 소정의 구동 모터 및 상기 구동 모터에 의해 이동된 줌 렌즈의 변위를 출력하는 감지 수단을 포함할 수 있을 것이다. 상기 감지 수단으로는 상기 구동 모터의 회전을 감지하는 엔코터, 포토 센서등을 사용할 수 있을 것이다.
역시, 상기 포커스 렌즈부(403)는 포커스 구동 및 감지 수단을 포함한다. 상 기 포커스 렌즈부(403)는 기기의 적용 상태에 따라 수동 또는 자동으로 조절이 가능할 것이다. 예를 들어, 자동으로 포커싱 동작을 수행할 경우 AF(Auto Focusing) 모터를 사용할 것이다. 수동으로 사용자에 의해 포커싱 동작을 수행할 경우에는 포커스 렌즈를 회전시키기 위한 별도의 회전 수단을 포함할 수 있으며, 공히 양자의 경우에 포커스 렌즈의 위치가 변화를 감지하기 위한 감지 수단이 사용된다. 상기 감지 수단은 역시 엔코더 또는 포토 센서등 공지의 감지 수단을 사용할 수 있을 것이다.
상기 CMOS(405)는 통상적으로, CCD(Charge Coupled Device)와, CDS/AGC(Correlated Double Sampling/Auto Gain Control)를 포함하는데, CCD는 상기 렌즈군(402, 403, 404)을 통과한 피사체의 광 신호를 촬상 영상 신호로 변환하여 출력하며, CDS/AGC는 상기 출력된 촬상 영상 신호를 상관더블 샘플링하고 이득을 조절한다. 상기 상관더블 샘플링 동작은 상기 CCD에서 발생된 촬상 영상 신호의 노이즈를 제거시켜주는 역할을 한다.
메모리(410)는, 미도시되었으나, 두 개의 영역으로 분리 가능하다. 하나의 영역은 카메라 모듈(400)의 각종 동작을 수행하기 위한 정보들을 저장하는 메모리로써 SRAM이 적당할 것이며, 나머지 하나의 영역은 렌즈군을 통해 유입되는 화상을 임시적으로 저장하거나, 본 발명에 따른 렌즈의 공식을 적용하기 위한 중간 데이터들(후술될 데이터 f, b값)을 임시로 저장할 수 있는 버퍼 메모리로써 DRAM이 적당할 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 거리 측정에 이용되는 렌즈의 법칙을 설명하기 위한 도면으로써, 본 발명에 따른 사용자와 피사체간의 거리를 측정하기 위한 도면이다.
하기 <수학식 1>을 참조하여 피사체와 사용자간의 거리를 측정하는 방법을 설명하면 하기와 같다.
여기서, a는 피사체와 포커스 렌즈부간의 거리이며, f는 촛점거리이고, b는 포커스 렌즈와 CMOS간의 거리이다.
따라서, a는 피사체와 포커스 렌즈부간의 거리, 즉 피사체와 사용자간의 거리가 되며, f와 b는 는 카메라 모듈을 조작하여 얻을 수 있는 값이다. 즉, 사용자는 포커스 렌즈부를 조절하거나(수동일 경우) 및/또는 자동으로 조절된 촛점 거리 f와 이때의 포커스 렌즈부와 CMOS간의 거리 b를 사용하여 피사체와 사용자간의 거리 a를 산출할 수 있는 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 카메라 모듈을 이용한 거리 측정 과정을 도시한 흐름도이다. 본 발명에 따른 거리 측정 방법은 휴대용 단말기 뿐만 아니라 일반 디지털 카메라 또는 카메라 모듈을 부가적으로 갖는 여타 다른 기기일 수 있기 때문에 하기에 기술되는 제어부는 각 장치의 주 제어부이거나 디지털 카메라일 경우에는 카메라 제어부가 될 수 있다.
도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 거리 측정 방법을 기술하면 하기와 같다.
우선, 제어부는 기기의 카메라 구동이 수행되고 있는지 검사하는 601 과정을 수행한다. 상기 601 과정은, 예를 들어, 휴대용 단말기의 경우에는 단말기 제어부에 의해 카메라 구동 모드로 진입하였는지 검사하는 과정에 속할 것이며, 디지털 카메라일 경우에는 전원을 "온"한 상태이거나 수동으로 셔터를 개방시킨 상태를 감지하는 과정이 될 것이다.
그후, 603 과정에서 줌 기능이 구동되어 CMOS에 상(image)이 형성되는지를 검사한다. 이때, 사용자는 단말기 또는 카메라 본체에 설치되는 줌 구동 버튼을 클릭하여 소망하는 피사체의 상이 CMOS에 형성되도록 한다. 즉, 줌 구동이 완전히 설정되고 605 과정에서 포커싱 기능이 수행되기 시작하는 시점이 줌 기능이 수행되었는지 판단하는 기준이 될 수 있을 것이다.
605 과정에서 포커싱 기능은 CMOS에 형성된 상이 일정 기준 이상의 선명도를 갖도록 조절하는 과정이다. 상기 포커싱 기능은 사용자에 의해 수동으로 설정하거나, 자동으로 설정(Auto focusing)할 수 있을 것이다. 수동으로 설정할 경우 사용자는 상기 줌 기능에 의해 확대되거나 축소된 상을 보면서 최적을 선명도를 조절할 수 있을 것이다. 또한, 자동으로 설정되는 경우에는 포커싱 구동 수단을 일정 측정치만큼 구동시켜 최대 고주파 구간을 탐색하고, 이 구간을 감지 수단에 의해 기억하여 재탐색함으로써 가장 선명한 상을 얻는 과정을 수행하게 될 것이다.
상기 포커싱 과정이 완료되면, 초점거리 f와 렌즈와 CMOS간의 거리 b를 산출 하는 607 과정을 수행한다. 상기 초점거리 f는 상기 포커싱 구동에 의해 상이 CMOS에 선명하게 형성된 시점에서 포커스 렌즈부와 렌즈를 통과한 평행 광선들이 한점에 모이는 점간의 거리이며, b는 이때의 포커스 렌즈부와 CMOS간의 거리로써 포커스 렌즈의 구동 위치를 감지하기 위한 감지 수단에 의해 쉽게 산출될 것이다. 이렇게 산출된 b와 f는 하기 610 과정에서 거리 측정 요구가 있기 전 까지 메모리에 임시로 저장된다.
609 과정에서는 상기 607 과정에서 산출된 초점거리 f와 렌즈와 CMOS간의 거리 b가 오차 범위내에 정해져 있는지 유효성을 판단한다. 상기 산출된 f와 b값이 오차 범위내에 정해져 있지 않으면, 예를 들어, 사용자가 카메라 모듈을 들고 피사체를 촬영한 상태에서 거리를 측정하지 않고 다른 피사체를 촬영하기 위하여 방향을 바꿀 경우 이를 판단하여 줌 기능부터 다시 구동시켜 피사체에 대략적인 상이 맺히는지 검사하는 603 과정으로 복귀한다. 역시, 일정 시간이 경과하였을 경우에도 603 과정으로 복귀될 수도 있을 것이다.
상기 609 과정에서 산출된 f와 b값이 오차 범위내에 정해져 있으면, 사용자에 의한 거리 측정 요구를 검사하는 610 과정을 수행한다. 상기 610 과정에서 거리 측정 요구 방법으로는 카메라 모듈이 부가적으로 구비되는 단말기의 경우, 소정의 키 액션에 따라 수행될 것이다. 또한, 디지털 카메라일 경우에는 셔터 버튼의 클릭에 따라 거리 측정 요구를 받아들일 수 있을 것이다. 만일, 거리 측정 요구가 없을 경우 일정 시간이 경과하면 해당 기능을 수행한다(613 과정). 예를 들어, 카메라로써 피사체를 촬영하기 위한 모드로 변경되거나, 여타 카메라를 이용한 다른 모드로 의 진입이 가능할 것이다.
그후, 상기 <수학식 1>에 따른 렌즈의 공식에 의하여 상기 기 산출된 f 와 b를 이용하여 a값을 산출하고(611 과정), 이를 기기의 디스플레이 장치에 디스플레이하는 615 과정을 수행한다.
분명히, 청구항들의 범위내에 있으면서 이러한 실시예들을 변형할 수 있는 많은 방식들이 있다. 다시 말하면, 이하 청구항들의 범위를 벗어남 없이 본 발명을 실시할 수 있는 많은 다른 방식들이 있을 수 있는 것이다.