KR101032162B1 - Apparatus and method for making stereoscopic image using single lens - Google Patents
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Abstract
카메라 모듈에 구비된 광축 손떨림 보정기를 이용함으로써 별도의 부가적인 장치 추가 없이 서로 다른 광축으로 피사체를 촬상한 이미지를 획득하여 입체 이미지를 생성할 수 있는 단안렌즈를 이용한 입체 이미지 생성 장치 및 방법이 개시된다. 상기 단안렌즈를 이용한 입체 이미지 생성 장치는, 렌즈; 상기 렌즈를 이미지 평면에 수평방향으로 이동시켜, 상기 렌즈의 중심과 피사체가 형성하는 광축에 의해 상기 피사체가 상기 이미지 평면에 결상되는 위치를 변경하는 제1 렌즈 이송 수단; 상기 이미지 평면을 형성하며, 상기 제1 렌즈 이송 수단에 의해 이동된 복수의 렌즈 위치에서 결상되는 상기 피사체의 이미지를 검출하는 이미지 센서; 및 상기 이미지 센서에서 검출된 복수의 이미지를 합성하여 상기 피사체에 대한 입체 이미지를 생성하는 이미지 합성 수단을 포함할 수 있다.Disclosed is an apparatus and method for generating a stereoscopic image using a monocular lens capable of generating a stereoscopic image by acquiring an image of a subject photographed with a different optical axis without using an additional device by using an optical axis image stabilizer provided in a camera module. . The stereoscopic image generating apparatus using the monocular lens, the lens; First lens transfer means for moving the lens in a horizontal direction to an image plane to change a position at which the subject is imaged on the image plane by a center of the lens and an optical axis formed by the subject; An image sensor which forms the image plane and detects an image of the subject formed at a plurality of lens positions moved by the first lens transfer means; And image synthesizing means for synthesizing the plurality of images detected by the image sensor to generate a stereoscopic image of the subject.
단안렌즈, 입체, 스테레오, 정합, 손떨림, 광축, OIS Monocular, Stereo, Stereo, Matching, Image Stabilization, Optical Axis, OIS
Description
본 발명은 입체 영상 생성 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 카메라 모듈에 구비된 광축 손떨림 보정기를 이용함으로써 별도의 부가적인 장치 추가 없이 서로 다른 광축으로 피사체를 촬상한 이미지를 획득하여 입체 이미지를 생성할 수 있는 단안렌즈를 이용한 입체 이미지 생성 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for generating a stereoscopic image, and more particularly, by using an optical image stabilizer provided in a camera module, a stereoscopic image is obtained by acquiring an image of a subject photographed with different optical axes without adding an additional device. An apparatus and method for generating a stereoscopic image using a monocular lens that can be generated.
입체 이미지를 합성하기 위해서는 하나의 피사체를 서로 다른 각도에서 촬상한 적어도 둘 이상의 이미지가 요구된다. 따라서, 통상적인 입체 이미지 촬상 장치들은 복수의 카메라 모듈을 이용하여 피사체를 촬상하고 각 카메라 모듈에서 촬상된 이미지의 정합점을 찾아 서로 합성하여 입체 이미지를 생성하는 방식을 사용하였다. 이러한 통상적인 입체 이미지 촬상 장치는 다수의 카메라 모듈을 사용하여야 하므로 카메라 모듈을 추가하는데 따른 비용이 증가하고 소형화에도 부적합한 문제가 있었다.In order to synthesize a stereoscopic image, at least two or more images of a single subject photographed from different angles are required. Accordingly, conventional stereoscopic image capturing apparatuses use a method of photographing a subject using a plurality of camera modules, finding a matching point of the images captured by each camera module, and synthesizing each other to generate a stereoscopic image. Since the conventional stereoscopic image capturing apparatus needs to use a plurality of camera modules, the cost of adding a camera module increases and there is an unsuitable problem in miniaturization.
이러한 문제를 해결하기 위해 단안 렌즈를 사용하면서도 복수의 영상을 얻을 수 있는 방식으로 한국 공개특허 2000-0017888은 거울을 이용한 단안 렌즈 스테레오 비젼 획득 방법을 제안하였다. 그러나 상기 문헌에 기재된 단안 렌즈 스테레오 비젼 획득 방법은 하나의 카메라 모듈을 사용하는 장점이 있지만 부가적으로 특수한 형태의 거울을 구비하여야 하므로 여전히 비용적인 측면이나 소형화의 측면에서 문제점을 완전히 해결하지 못하는 단점이 있다.In order to solve this problem, the Korean Patent Application Publication No. 2000-0017888 proposed a monocular lens stereo vision acquisition method using a mirror in such a manner that a plurality of images can be obtained while using a monocular lens. However, the monocular lens stereo vision acquisition method described in the above document has the advantage of using a single camera module, but additionally it is necessary to have a special type of mirror, which still does not completely solve the problem in terms of cost or miniaturization. have.
본 발명은 별도의 부가적인 장치 추가 없이 서로 다른 광축으로 피사체를 촬상한 이미지를 획득하여 입체 이미지를 생성할 수 있는 단안렌즈를 이용한 입체 이미지 생성 장치 및 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.The present invention has been made in an effort to provide an apparatus and method for generating a stereoscopic image using a monocular lens capable of generating a stereoscopic image by acquiring an image of a subject photographed with different optical axes without adding an additional device. .
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,According to an aspect of the present invention,
렌즈;lens;
상기 렌즈를 이미지 평면에 수평방향으로 이동시켜, 상기 렌즈의 중심과 피사체가 형성하는 광축에 의해 상기 피사체가 상기 이미지 평면에 결상되는 위치를 변경하는 제1 렌즈 이송 수단;First lens transfer means for moving the lens in a horizontal direction to an image plane to change a position at which the subject is imaged on the image plane by a center of the lens and an optical axis formed by the subject;
상기 이미지 평면을 형성하며, 상기 제1 렌즈 이송 수단에 의해 이동된 복수의 렌즈 위치에서 결상되는 상기 피사체의 이미지를 검출하는 이미지 센서; 및An image sensor which forms the image plane and detects an image of the subject formed at a plurality of lens positions moved by the first lens transfer means; And
상기 이미지 센서에서 검출된 복수의 이미지를 합성하여 상기 피사체에 대한 입체 이미지를 생성하는 이미지 합성 수단Image synthesizing means for synthesizing a plurality of images detected by the image sensor to generate a stereoscopic image of the subject
을 포함하는 단안렌즈를 이용한 입체 이미지 생성 장치를 제공한다.It provides a stereoscopic image generating apparatus using a monocular lens comprising a.
본 발명의 일실시형태에서, 상기 제1 렌즈 이송 수단은, 광축 손떨림 보정기(Optical Image Stabilizer)일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the first lens transfer means may be an optical image stabilizer.
본 발명의 일실시형태는, 상기 렌즈와 상기 이미지 평면과의 거리를 변경하는 제2 렌즈 이송 수단과, 상기 렌즈와 상기 이미지 평면과의 거리를 검출하는 렌즈 위치 검출 수단 및 상기 제2 렌즈 이송 수단을 이용하여 렌즈와 상기 이미지 평면 사이의 거리를 변동하면서 상기 이미지 센서에서 검출되는 이미지의 초점값을 구하고, 상기 렌즈 위치 검출 수단을 이용하여 상기 이미지 센서에서 검출되는 이미지의 최대 초점값이 되는 상기 렌즈와 상기 이미지 평면 사이의 거리를 검출하며, 상기 최대 초점값이 되는 상기 렌즈와 상기 이미지 평면 사이의 거리에 대응되는 상기 피사체와 상기 렌즈 사이의 거리를 산출하는 자동 초점 수단을 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, there is provided a second lens transfer means for changing the distance between the lens and the image plane, lens position detection means for detecting the distance between the lens and the image plane, and the second lens transfer means. Obtain a focus value of the image detected by the image sensor while varying the distance between the lens and the image plane using the lens, and use the lens position detecting means to obtain the maximum focus value of the image detected by the image sensor. And auto focus means for detecting a distance between the image plane and calculating a distance between the lens and the subject corresponding to the distance between the lens as the maximum focus value and the image plane.
이 실시형태에서, 상기 자동 초점 수단은, 상기 제1 렌즈 이송 수단에 의해 이동된 복수의 렌즈 위치 중 제1 위치에 대해 상기 제2 렌즈 이송 수단 및 상기 렌즈 위치 검출 수단을 이용하여 상기 최대 초점값이 되는 상기 렌즈와 상기 이미지 평면 사이의 거리에 대응되는 상기 제1 위치와 상기 피사체와의 거리를 산출한 후, 상기 제1 위치와 상기 복수의 렌즈 위치 중 제2 위치와의 거리 및 상기 제1 위치와 상기 피사체와의 거리를 이용하여 상기 제2 위치와 상기 피사체 사이의 거리를 연산할 수 있다.In this embodiment, the said autofocus means uses the said 2nd lens conveyance means and the said lens position detection means with respect to the 1st position of the some lens position moved by the said 1st lens conveyance means, and the said maximum focus value. After calculating the distance between the first position and the subject corresponding to the distance between the lens and the image plane, the distance between the first position and the second position among the plurality of lens positions and the first The distance between the second position and the subject may be calculated using the position and the distance between the subject.
또한, 이 실시형태에서, 상기 자동 초점 수단은, 상기 제1 렌즈 이송 수단에 의해 이동된 복수의 렌즈 위치 중 상기 제2 위치에 대해 상기 제2 렌즈 이송 수단 및 상기 렌즈 위치 검출 수단을 이용하여 상기 최대 초점값이 되는 상기 렌즈와 상기 이미지 평면 사이의 거리에 대응되는 값으로 산출된 상기 제2 위치와 상기 피사체와의 거리와, 상기 제1 위치와 상기 제2 위치와의 거리 및 상기 제1 위치와 상기 피사체와의 거리를 이용하여 연산된 상기 제2 위치와 상기 피사체와의 거리를 상호 비교하여 자동 초점의 정확도를 판단할 수 있다.Further, in this embodiment, the auto focus means uses the second lens transfer means and the lens position detection means with respect to the second position among the plurality of lens positions moved by the first lens transfer means. The distance between the second position and the subject calculated as a value corresponding to the distance between the lens and the image plane which is the maximum focus value, the distance between the first position and the second position, and the first position The accuracy of the auto focus may be determined by comparing the distance between the second position and the subject calculated using the distance between the object and the object.
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상기 기술적 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서 본 발명은,As another means for solving the above technical problem, the present invention,
제1 위치로 렌즈를 이동시키는 단계, 상기 제1 위치에서 상기 렌즈와 이미지 평면 사이의 거리를 조정하여 최대 초점값을 갖는 이미지가 검출되는 상기 렌즈와 이미지 평면 사이의 거리에 대응되는 상기 제1 위치에서 렌즈와 피사체 사이의 거리를 산출하는 단계, 상기 최대 초점값을 갖는 이미지가 검출되는 상기 렌즈와 이미지 평면 사이의 거리에서 피사체에 대한 이미지를 획득하는 단계, 상기 이미지 평면에서 평행하게 상기 제1 위치와 다른 제2 위치로 상기 렌즈를 이동시키는 단계, 상기 제1 위치와 상기 제2 위치 사이의 거리 및 상기 제1 위치에서 산출된 상기 렌즈와 상기 피사체 사이의 거리를 이용하여 상기 제2 위치에서 렌즈와 상기 피사체 사이의 거리를 산출하고, 상기 제2 위치에서 렌즈와 상기 피사체 사이의 거리에 대응되는 상기 렌즈와 상기 이미지 평면 사이의 거리에서 상기 피사체에 대한 이미지를 획득하는 단계 및 상기 제1 위치 및 제2 위치에서 산출된 이미지를 합성하여 입체 이미지를 생성하는 단계를 포함하는 단안 렌즈를 이용한 입체 이미지 생성 방법을 제공한다.Moving the lens to a first position, adjusting the distance between the lens and the image plane at the first position, the first position corresponding to the distance between the lens and the image plane at which the image having the maximum focus value is detected; Calculating a distance between the lens and the subject, acquiring an image of the subject at a distance between the lens and the image plane from which the image with the maximum focus value is detected, and the first position in parallel in the image plane Moving the lens to a second position different from the second lens; using the distance between the first position and the second position and the distance between the lens and the subject calculated at the first position; Calculates a distance between the object and the lens and corresponds to a distance between the lens and the subject at the second position; Obtaining an image of the subject at a distance between image planes and synthesizing the images calculated at the first and second positions to generate a stereoscopic image. to provide.
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또한 이 실시형태에서, 추가 이미지가 필요한지 판단하는 단계, 상기 추가 이미지가 필요한 것으로 판단된 경우 상기 이미지 평면에서 평행하게 상기 제2 위치와 다른 제3 위치로 상기 렌즈를 이동시키는 단계 및 상기 제1 위치와 상기 제3 위치와의 거리 및 상기 제1 위치에서 산출된 상기 렌즈와 상기 피사체 사이의 거리를 이용하여 제3 위치에서 상기 렌즈와 상기 피사체 사이의 거리를 산출하고, 상기 제3 위치에서 상기 렌즈와 상기 피사체 사이의 거리에 대응되는 상기 렌즈와 상기 이미지 평면 사이의 거리에서 상기 피사체에 대한 이미지를 획득하는 단계를 더 포함 더 포함 할 수 있다.Also in this embodiment, determining whether an additional image is necessary, moving the lens to a third position different from the second position in parallel in the image plane when it is determined that the additional image is needed and the first position And a distance between the lens and the subject at a third position using a distance between the lens and the subject calculated at the first position and the distance from the third position, and calculating the lens at the third position. And acquiring an image of the subject at a distance between the lens and the image plane corresponding to the distance between the subject and the subject.
본 발명에 따르면, 손떨림 보정을 위해 구비된 광축 손떨림 조정기를 이용하여 서로 다른 광축을 갖는 복수의 이미지를 생성해 낼 수 있으므로 부가적으로 카메라 모듈이나 광축 변경 수단을 추가하지 않아도 입체 이미지를 합성하기 위한 복수의 영상을 획득할 수 있는 장점이 있다. 더하여, 본 발명에 따르면, 이미지 합성에 변수로 사용될 수 있는 렌즈와 피사체 사이의 거리를 카메라 모듈에 구비된 자동 초점 수단을 이용하여 검출할 수 있으며, 또한 각 렌즈 위치에서 자동 초점의 정확도를 향상시킬 수 있다. According to the present invention, since a plurality of images having different optical axes can be generated by using the optical axis image stabilizer provided for image stabilization, it is not necessary to additionally add a camera module or an optical axis changing means. There is an advantage in that a plurality of images can be obtained. In addition, according to the present invention, the distance between the lens and the subject, which can be used as a variable in image synthesis, can be detected using the auto focus means provided in the camera module, and the accuracy of auto focus at each lens position can be improved. Can be.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시형태를 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에 도시된 구성요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다는 점을 유념해야 할 것이다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Embodiment of this invention is provided in order to demonstrate this invention more completely to the person skilled in the art to which this invention belongs. Therefore, it should be noted that the shape and size of the components shown in the drawings may be exaggerated for more clear explanation.
도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 단안 렌즈를 이용한 입체 이미지 생성 장치를 도시한 블록 구성도이다.1 is a block diagram showing a three-dimensional image generating apparatus using a monocular lens according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시형태에 따른 단안 렌즈를 이용한 입체 이미지 생성 장치는, 렌즈(11)와, 렌즈를 이미지 평면에 수평 방향으로 이동시키는 제1 렌즈 이송 수단(미도시)과, 제1 렌즈 이송 수단에 의해 이동되는 복수의 렌즈 위치에서 각각 결상된 이미지를 검출하는 이미지 센서(12) 및 이미지 센서(12)에 의해 검출된 복수의 이미지를 합성하여 입체 이미지를 생성하는 이미지 합성 수단(14)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a stereoscopic image generating apparatus using a monocular lens according to an embodiment of the present invention includes a
상기 렌즈(10)는 피사체에 대한 이미지를 이미지 평면에 결상하도록 초점을 조절할 수 있는 단안 렌즈로서, 제1 렌즈 이송 수단(미도시)에 의해 상하 또는 좌 우로 이미지 평면에 수평 방향으로 그 위치가 이동될 수 있다.The lens 10 is a monocular lens that can adjust the focus to form an image of a subject on an image plane, and its position is moved horizontally in the image plane vertically or horizontally by a first lens transfer means (not shown). Can be.
상기 제1 렌즈 이송 수단(미도시)은 렌즈(10)의 위치를 이미지 평면, 즉 이미지 센서(12)의 렌즈측 결상면에 수평 방향으로 위치를 이동 시킨다. 통상, 고성능의 카메라 모듈에는 피사체를 촬상하는 사용자의 손떨림 등을 보정하기 위한 손떨림 보정 장치가 포함될 수 있다. 다양한 종류의 손떨림 보정 장치들 중, 렌즈나 이미지 센서의 위치를 이동시켜 손떨림이 발생하더라도 일정한 위치에 동일 이미지가 결상되게 할 수 있는 광축 손떨림 보정기(Optical Image Stabilizer: OIS)가 알려져 있다. 이 광축 손떨림 보정기는 자이로스코프(19)에 의해 손떨림의 크기와 방향이 검출되고 이 검출된 손떨림의 크기와 방향을 보상할 수 있는 렌즈나 이미지 센서의 이동 방향이 디지털 신호 처리부(13)에 의해 연산된 후, 광축 손떨림 보정기의 구동부(15)가 연산된 보상 이동크기 및 보상 이동방향에 따라 광축 손떨림 보정기를 구동함으로써 렌즈나 이미지 센서의 위치가 이동될 수 있다. 본 발명에서는 손떨림이 발생하지 않는 환경에서, 렌즈의 위치를 이미지 평면에 수평하게 이동시킬 수 있는 광축 손떨림 보정기를 이용하여 입체 이미지 생성을 위해 요구되는 다양한 각도에서의 복수의 이미지 획득할 수 있다. 즉, 본 발명은, 광축 손떨림 보정기를 손떨림 보정에 사용하지 않고, 사전에 설정된 위치로 렌즈를 이동시킨 후 하나의 피사체를 다른 각도에서 바라본 복수의 이미지를 획득하기 위해 사용할 수 있다.The first lens transfer means (not shown) moves the position of the lens 10 in the horizontal direction to the image plane, that is, the lens-side imaging surface of the
도 2는 본 발명의 일실시형태에 따른 단안 렌즈를 이용한 입체 이미지 생성 장치에서 렌즈 위치에 따른 결상 위치의 변동을 도시한 도면이다. 도 2에서, VL, VC, VR은 제1 렌즈 이송 수단에 의해 이동된 렌즈의 중심 위치를 나타내고, 제1 렌즈 이송 수단에 의해 l1은 렌즈가 이동하는 이동선을 나타낸다. 또한, IL, IC, IR은 각 렌즈 위치에 따라 이미지 센서(12)가 형성하는 이미지 평면 상에 피사체의 이미지가 검출되는 중심 위치를 나타낸다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 렌즈 이송 수단에 의해 렌즈가 이동하게 되면, 렌즈의 중심과 피사체가 형성하는 광축이 변경되고 이 변경된 광축에 따라 이미지 평면 상에 피사체의 이미지가 결상되는 위치가 변경된다. 예를 들어, 하나의 직육면체에 대해 정면의 이미지를 바라본 렌즈위치(VC)와 좌우로 이동한 렌즈 위치(VL, VR)에서 이미지 평면 상에 각각 결상되는 이미지는 도 2의 21 내지 23으로 표시한 것과 같이 나타날 수 있다. 즉, 하나의 렌즈(단안렌즈)를 이용하여 그 위치를 이미지 평면에 수평방향으로 이송시킴으로써 하나의 피사체를 다른 각도에서 바라본 복수의 이미지를 이미지 평면 상의 각기 다른 위치에서 결상시킬 수 있다. 이러한 복수의 이미지를 이용하면 피사체에 대한 입체 이미지를 합성할 수 있다.FIG. 2 is a view showing variation of an imaging position according to a lens position in a stereoscopic image generating apparatus using a monocular lens according to an embodiment of the present invention. In FIG. 2, V L , V C , and V R represent the center positions of the lens moved by the first lens transfer means, and l1 represents the moving line to which the lens moves by the first lens transfer means. In addition, I L , I C , and I R represent center positions at which an image of a subject is detected on an image plane formed by the
다시, 도 1을 참조하면, 상기 이미지 센서(12)는 렌즈측 면을 이미지가 결상되는 이미지 평면으로 이용하고 실제 결상되는 이미지를 전기적 신호로 검출해 낸다. 상기 이미지 센서(12)는 당 업계에 알려진 CCD나 CMOS와 같은 고체 촬상 소자가 이용될 수 있다.Referring back to FIG. 1, the
상기 이미지 합성 수단(13, 14)은 이미지 센서(12)에서 검출된 복수의 이미지를 합성하여 피사체에 대한 입체 이미지를 생성한다. 제1 렌즈 이송 수단에 의해 다양한 위치로 렌즈를 다양한 위치로 이동시켜 하나의 피사체를 서로 다른 다양한 각도에서 바라본 이미지를 생성할 수 있으며, 상기 이미지 합성 수단(13, 14)에 의해 다양한 입체 이미지를 합성해낼 수 있다. 이미지 합성 수단은 통상적인 디지털 신호 처리부(프로세서)(13)만으로 구현될 수 있고, 많은 연산이 요구되는 경우 별도의 이미지를 합성을 위해 구비되는 이미지 합성 모듈(14)에 의해 수행될 수도 있다. 입체 이미지를 작성하기 위한 구체적인 알고리즘은 당업계에 널리 알려져 있으므로 본 발명의 요지를 흐리지 않기 위해 그에 대한 더욱 상세한 설명은 생략하기로 한다.The image synthesizing means 13 and 14 synthesize a plurality of images detected by the
한편, 본 발명은 제1 렌즈 이송 수단에 의해 결정된 복수의 렌즈 위치에서 피사체에 대한 선명한 이미지를 검출할 수 있도록 각 렌즈 위치에서의 초점을 조정하는 수단을 필요로 할 수 있다. 이러한 초점 조정을 위해 본 발명은, 렌즈(10)를 이동 시켜 렌즈(11)와 이미지 평면(이미지 센서(12)) 사이의 거리를 변경하는 제2 렌즈 이송 수단(16)과, 렌즈의 위치를 검출하여 렌즈(10)와 이미지 평면과의 거리를 검출하는 렌즈 위치 검출 수단(17)을 더 포함할 수 있다. 이에 더하여, 상기 제2 렌즈 이송 수단(16)을 이용하여 렌즈(11)와 상기 이미지 평면 사이의 거리를 변동하면서 상기 이미지 센서(12)에서 검출되는 이미지의 초점값을 구하고, 상기 렌 즈 위치 검출 수단(17)을 이용하여 상기 이미지 센서(12)에서 검출되는 이미지의 최대 초점값이 되는 상기 렌즈(11)와 상기 이미지 평면 사이의 거리를 검출하며, 상기 최대 초점값이 되는 상기 렌즈(11)와 상기 이미지 평면 사이의 거리에 대응되는 상기 피사체와 상기 렌즈(11) 사이의 거리를 산출하는 자동 초점 수단(13)을 더 포함할 수 있다.On the other hand, the present invention may require a means for adjusting the focus at each lens position so that a clear image of the subject can be detected at the plurality of lens positions determined by the first lens transfer means. In order to adjust the focus, the present invention provides a second lens transfer means 16 for moving the lens 10 to change the distance between the
통상, 상기 초점값은 이미지 센서(12)의 이미지 평면에 결상된 이미지가 갖는 선명도값이 이용될 수 있으며, 자동 초점 수단(13)은 카메라 모듈에 사용되는 디지털 신호 처리부(13)에 포함될 수 있다. 상기 제2 렌즈 이송 수단(16)에 의해 렌즈(11)의 위치를 이미지 센서(12)와 수직방향으로 이동시키면서 렌즈(11)와 이미지 평면과의 거리를 조정할 수 있고, 디지털 신호 처리부(13)는 각 거리에서 이미지 센서(12)로부터 입력되는 이미지의 선명도를 검출하여 최대 선명도 값을 갖는 렌즈(11)의 위치를 렌즈 위치 검출부로부터 검출한다. 또한, 디지털 신호 처리부(13)는 검출된 렌즈 위치에 대응되는 피사체 거리, 즉 렌즈로부터 피사체 사이의 거리를 사전 저장된 룩업 테이블을 이용하여 검출할 수 있다.In general, the focus value may be a sharpness value of an image formed on an image plane of the
예를 들어, 도 2에 도시된 것과 같은 촬상 환경에서, 제1 렌즈 이송 수단에 의해 렌즈(11)의 중심 위치를 VL, VC, VR로 각각 변경하면서 각각의 렌즈 위치에서 제2 렌즈 이송 수단(16) 및 렌즈 위치 검출부(17)를 이용하여 각각의 최대 선명도를 나타내는 렌즈와 피사체 사이의 거리를 찾아낼 수 있다. 이로써, 제1 렌즈 이송 수단에 의해 변경된 각각의 렌즈 위치에서 가장 선명한 이미지를 검출해낼 수 있 다.For example, in the imaging environment as shown in Fig. 2, the second lens at each lens position is changed by changing the center position of the
한편, 본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 자동 초점 수단은, 상기 제1 렌즈 이송 수단에 의해 이동된 복수의 렌즈 위치 중 제1 위치에 대해 상기 제2 렌즈 이송 수단(16) 및 상기 렌즈 위치 검출 수단(17)을 이용하여 상기 최대 초점값이 되는 상기 렌즈(11)와 상기 이미지 평면 사이의 거리에 대응되는 상기 피사체와의 거리를 산출한 후, 제1 렌즈 이송 수단에 의해 변경된 다른 렌즈 위치에서의 렌즈와 피사체 사이의 거리를 수학적으로 산출하는 방법으로 초점 조정을 수행할 수도 있다. 도 2에 도시된 것과 같이, 피사체를 정면에서 검출할 수 있는 제1 위치(VC)에 렌즈의 중심을 두고 상기 제2 렌즈 이송 수단(16) 및 상기 렌즈 위치 검출 수단(17)을 이용하여 최대 선명도값을 나타내는 렌즈와 피사체 사이의 거리(dC)를 디지털 신호 처리부(13)에서 산출한 후, 다른 렌즈 위치(VL, VR)에서의 피사체와의 거리를 제1 렌즈 위치와의 거리(dLC, dRC)거리와 제1 렌즈 위치에서 피사체와의 거리(dC)를 이용하여 산출할 수 있다. 간단히 피타고라스의 정리를 이용하면 다른 렌즈 위치(VL, VR)에서의 피사체와의 거리(dL, dR)가 하기 식 1 및 식 2와 같이 산출 될 수 있다.On the other hand, in another embodiment of the present invention, the auto focus means detects the second lens transfer means 16 and the lens position with respect to a first position among a plurality of lens positions moved by the first lens transfer means.
[식 1][Equation 1]
[식 2][Equation 2]
한편, 본 발명의 다른 실시형태에서는 제1 렌즈 이송 수단에 의해 이동된 모든 렌즈 위치에서 상기 제2 렌즈 이송 수단(16) 및 상기 렌즈 위치 검출 수단(17)을 이용하여 최대 선명도값을 나타내는 렌즈와 피사체 사이의 거리를 산출하고, 더하여 상기 식 1 및 식 2와 같이 수학적으로 렌즈와 피사체 사이의 거리를 산출한 두 가지 방식으로 구한 렌즈와 피사체 사이의 거리를 비교하여 초점 조정의 정확도를 검증하는 방식을 사용할 수도 있다.On the other hand, in another embodiment of the present invention, by using the second lens transfer means 16 and the lens position detection means 17 at all lens positions moved by the first lens transfer means and the lens showing the maximum sharpness value; A method of verifying the accuracy of the focus adjustment by calculating the distance between the subjects and comparing the distances between the lens and the subject obtained by two methods mathematically calculating the distance between the lens and the subject as shown in
도 3은 본 발명의 일실시형태에 따른 단안 렌즈를 이용한 입체 이미지 생성 방법을 도시한 플로우차트이다.3 is a flowchart illustrating a stereoscopic image generation method using a monocular lens according to an embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일실시형태에 따른 단안 렌즈를 이용한 입체 이미지 생성 방법은, 제1 렌즈 이송 수단을 이용하여 제1 위치로 렌즈를 이동시킨 후(S31), 이 제1 위치에서의 초점 조정을 수행한다. 초점 조정을 수행하는 과정에서 먼저 이전에 다른 렌즈 위치에서 연산된 렌즈와 피사체 사이의 거리가 존재하는지 확인한다(S32). 상기 제1 위치가 입체 이미지를 생성하기 위한 첫번째 이미 지를 획득하기 위한 위치라고 하면, 이전에 구한 렌즈와 피사체 사이의 거리가 존재하지 않으므로 제2 렌즈 이송 수단(16)과 렌즈 위치 검출 수단(17)을 이용하여 렌즈와 이미지 센서 사이의 거리를 조정하면서 최대 선명도값(초점값)을 찾는 방식으로 디지털 신호 처리부(13)에서 초점 조정이 수행된다. 이를 통해 렌즈의 제1 위치에서 피사체와의 거리가 산출된 후 최대 초점값을 갖는 렌즈(11)와 이미지 센서(12) 사이의 거리를 유지한 상태에서 피사체에 대한 첫번째 이미지가 획득될 수 있다(S35).As shown in FIG. 3, in the stereoscopic image generation method using the monocular lens according to the exemplary embodiment of the present invention, after the lens is moved to the first position by using the first lens transfer means (S31), the first Perform focus adjustment at the position. In the process of performing the focus adjustment, first, it is checked whether a distance between the lens and the subject previously calculated at another lens position exists (S32). If the first position is a position for acquiring the first image for generating the stereoscopic image, the second lens transfer means 16 and the lens position detection means 17 because there is no distance between the previously obtained lens and the subject. The focus adjustment is performed in the
입체 이미지를 얻기 위해서는 적어도 둘 이상의 이미지가 필요하므로, 추가 이미지가 필요한지 판단하는 단계에서(S36) 추가적인 이미지가 필요한 것으로 판단하여 제1 렌즈 이송 수단에 의해 렌즈 위치를 제1 위치와 다른 제2 위치로 이동시키게 된다(S31). 렌즈의 제1 위치에서 구한 렌즈와 피사체 사이의 거리가 존재하므로 렌즈의 제2 위치에서는 렌즈와 이미지 센서의 거리를 직접 제2 렌즈 이송 수단에 의해 변경하면서 거리를 산출하는 방식보다는 제1 위치에서의 렌즈와 피사체 사이의 거리를 이용하여 수학적으로 제2 위치에서 렌즈와 피사체 사이의 거리를 산출할 수 있다. 즉, 디지털 신호 처리부(13)는, 상기 수학식 1 또는 수학식 2와 같은 수학식을 이용하여 제2 위치에서 렌즈와 피사체 사이의 거리를 산출하고, 산출된 제2 위치에서 렌즈와 피사체 사이의 거리에 해당하는 제2 위치에서의 렌즈와 이미지 센서와의 거리를 룩업테이블에서 찾아내어 제2 렌즈 이송 수단(16)을 이용하여 설정한다(S34). 이어, 제2 위치에서 초점 조정이 된 이미지를 획득할 수 있다(S35). 이로써 서로 다른 두 위치에 렌즈를 이동시킨 후 촬상한 두 이미지가 획 득되었으므로 스테레오 비전의 입체 이미지를 생성할 수 있다. 더욱 정밀한 입체 이미지가 요구되는 경우 추가적인 이미지가 더 필요하므로 전술한 단계들(S31 내지 S35)를 더 수행하여 또 다른 렌즈 위치에서의 이미지 및 렌즈와 피사체 사이와의 거리를 산출할 수도 있다. 추가 이미지가 필요하지 않으면, 이미지 합성 수단(13, 14)에서 획득된 이미지들 이용하여 입체 이미지를 생성한 후 디스플레이부(18)를 통해 출력할 수 있다(S37).Since at least two or more images are required to obtain a stereoscopic image, it may be determined in step S36 that additional images are required and the lens position is moved to a second position different from the first position by the first lens transfer means. It is moved (S31). Since there is a distance between the lens and the subject obtained at the first position of the lens, at the second position of the lens, the distance between the lens and the image sensor is directly changed by the second lens transfer means, and the distance is calculated at the first position. The distance between the lens and the subject may be mathematically calculated using the distance between the lens and the subject. That is, the digital
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 손떨림 보정을 위해 구비된 광축 손떨림 조정기를 이용하여 서로 다른 광축을 갖는 복수의 이미지를 생성해 낼 수 있으므로 부가적으로 카메라 모듈이나 광축 변경 수단을 추가하지 않아도 입체 이미지를 합성하기 위한 복수의 영상을 획득할 수 있는 장점이 있다. 더하여, 이미지 합성에 변수로 사용될 수 있는 렌즈와 피사체 사이의 거리를 카메라 모듈에 구비된 자동 초점 수단을 이용하여 검출할 수 있으며, 또한 각 렌즈 위치에서 자동 초점의 정확도를 향상시킬 수 있다.As described above, the present invention can generate a plurality of images having different optical axes using the optical axis image stabilizer provided for image stabilization, so that a three-dimensional image without additional camera module or optical axis changing means is added. There is an advantage in that a plurality of images for synthesizing are obtained. In addition, the distance between the lens and the subject, which can be used as variables in image synthesis, can be detected using the auto focus means provided in the camera module, and the accuracy of the auto focus can be improved at each lens position.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위 및 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.In the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the following claims and their equivalents.
도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 단안 렌즈를 이용한 입체 이미지 생성 장치를 도시한 블록 구성도.1 is a block diagram showing a three-dimensional image generating apparatus using a monocular lens according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일실시형태에 따른 단안 렌즈를 이용한 입체 이미지 생성 장치에서 렌즈 위치에 따른 결상위치의 변동 및 자동 초점을 수행하는 개념을 설명하기 위한 도면.2 is a view for explaining a concept of performing a change in the image position according to the lens position and the autofocus in the stereoscopic image generating apparatus using a monocular lens according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일실시형태에 따른 단안 렌즈를 이용한 입체 이미지 생성 방법을 도시한 플로우차트.3 is a flowchart illustrating a stereoscopic image generation method using a monocular lens according to an embodiment of the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
11: 렌즈 12: 이미지 센서11: lens 12: image sensor
13: 디지털 신호 처리부(DSP) 14: 이미지 합성부13: Digital signal processing unit (DSP) 14: Image synthesizing unit
15: 광축 손떨림 보정기 구동부 16: 렌즈 이송부15: Optical axis image stabilizer drive unit 16: Lens transfer unit
17: 렌즈 위치 검출부 18: 디스플레이부17: lens position detection unit 18: display unit
19: 자이로스코프19: gyroscope
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Citations (3)
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KR19990024899A (en) * | 1997-09-09 | 1999-04-06 | 이해규 | Stereoscopic digital still camera |
KR20020014493A (en) * | 2000-08-18 | 2002-02-25 | 이용범 | Stereo camera capable of controlling focus and vergence simultaneouly and method for controlling focus and vergence of stereo camera simultaneouly |
KR20070087316A (en) * | 2006-02-23 | 2007-08-28 | (주)브이쓰리아이 | Stereo camera system for moving lens horizontally |
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2009
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Patent Citations (3)
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KR20070087316A (en) * | 2006-02-23 | 2007-08-28 | (주)브이쓰리아이 | Stereo camera system for moving lens horizontally |
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