KR101527123B1 - 카메라 모듈에서 기계식 셔터의 진단 방법 및 그 장치 - Google Patents

카메라 모듈에서 기계식 셔터의 진단 방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 물리적인 자동 개폐 동작으로 카메라 센서에 적정 노출값을 제공하는 기계식 셔터(mechanical shutter)를 사용하는 카메라 모듈에서 기계식 셔터의 진단 방법에 있어서, 촬상 후 카메라 센서로부터 전기적 신호를 제공받아 영상 신호로 변환하는 단계 및 상기 변환된 영상 신호의 밝기값(brightness)이 임계값 이상이면, 상기 기계식 셔터의 개폐 동작이 비정상적이다고 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈에서 기계식 셔터의 진단 방법을 사용함으로써, 상기 기계식 셔터의 불량을 확인하여 차후 전자식 셔터로 대체하여 정상적인 이미지 촬상을 할 수 있다.
ISP, 기계식 셔터, 자동 노출 보정, 카메라 모듈, 센서

Description

카메라 모듈에서 기계식 셔터의 진단 방법 및 그 장치{DIAGNOSIS METHOD AND THE DEVICE OF MECHANICAL SHUTTER FOR CAMERA MODULE}
본 발명은 휴대용 단말기의 카메라 모듈에 관한 것으로서, 특히 기계식 셔터(mechanical shutter)가 적용된 카메라 모듈에 있어서, 상기 기계식 셔터의 고장으로 인한 개/폐의 비정상적인 동작의 유무를 진단하기 위한 기계식 셔터의 진단 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
최근, 이동 통신 단말기, 소형 디지털 카메라 등의 휴대용 단말기는 사용자의 만족을 위한 다양한 멀티미디어 기능이 요구되고 있다. 또한, 상기 휴대용 단말기의 기능이 다양해지고 복잡해지는 상황에서, 상기 휴대용 단말기의 제한된 내부 공간에 다양한 부가 기능을 수행하기 위한 부품 및 장치들이 설치 및 실장되고 있다. 이러한 부가 기능들 중에는 휴대용 단말기에 카메라 모듈이 구비되어 휴대용 단말기의 사용자가 카메라를 통해 원하는 피사체의 영상을 촬영하여 저장하거나, 촬영한 피사체의 영상을 전송하는 기능도 있다.
상기 카메라 모듈도 또한 다기능화로 인해 더 많은 부품이 실장되어야 하기 때문에 소형화되고 있다. 이때, 상기 카메라 모듈의 소형화로 인하여 내부에 실장되는 부품들 간의 전기적 연결이 외부 충격 등에 의해 쉽게 단락될 수 있다.
특히, 도 1의 (a)와 같이 기계식 셔터(mechanical shutter)를 사용하는 카메라 모듈에서 개폐가 정상적으로 이루어져 카메라 센서에 도달하는 빛의 양, 즉 노출값이 적정하여 촬상 후 정상적인 촬상 이미지를 획득할 수 잇다.
그러나, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 기계식 셔터가 고장나 개/폐가 비정상적으로 동작될 경우, 해당 이미지 촬상 시 카메라 센서에 필요치 이상의 과포화된 노출값이 적용되어 촬상 후 비정상적인 촬상 이미지가 제공됨을 알 수 잇다.
본 발명의 목적은 기계식 셔터(mechanical shutter)가 적용된 카메라 모듈에 있어서, 상기 기계식 셔터의 고장으로 인한 개/폐의 비정상적인 동작의 유무를 진단하기 위한 기계식 셔터의 진단 방법 및 그 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 물리적인 기계식 셔터의 고장남을 판단 후 카메라 센서에서 디폴트값(default)을 지원하는 전자식 셔터로 동작하게 하여 카메라 기능을 유지시켜 사용자에게 편리함을 제공하고자 하는데 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 제 1 견지로서, 본 발명은 물리적인 자동 개폐 동작으로 카메라 센서에 적정 노출값을 제공하는 기계식 셔터(mechanical shutter)를 사용하는 카메라 모듈에서 기계식 셔터의 진단 방법에 있어서, 촬상 후 카메라 센서로부터 전기적 신호를 제공받아 영상 신호로 변환하는 단계 및 상기 변환된 영상 신호의 밝기값(brightness)이 임계값 이상이면, 상기 기계식 셔터의 개폐 동작이 비정상적이다고 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈에서 기계식 셔터의 진단 방법을 제공한다.
상기 과제를 해결하기 위한 제 2 견지로서, 본 발명은 물리적인 자동 개폐 동작으로 카메라 센서에 적정 노출값을 제공하는 기계식 셔터(mechanical shutter)를 사용하는 카메라 모듈에서 기계식 셔터의 진단 장치에 있어서, 촬상 후 카메라 센서로부터 제공받은 전기적 신호를 영상 신호로 변환 후, 상기 변환된 영상 신호의 밝기값(brightness)이 임계값 이상이면, 상기 기계식 셔터의 개폐 동작이 비정상적이다고 판단하는 카메라 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈에서 기계식 셔터의 진단 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 카메라 모듈에서 기계식 셔터의 진단 방법 및 그 장치를 사용함으로써 상기 기계식 셔터의 불량을 확인할 수 있고, 차후 전자식 셔터로 대체하여 정상적인 이미지 촬상을 할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명은 기계식 셔터(mechanical shutter)가 적용된 카메라 모듈에 있어서, 상기 기계식 셔터의 고장으로 인한 개/폐의 비정상적인 동작의 유무를 진단하 기 위한 카메라 모듈에서 기계식 셔터의 진단 방법 및 그 장치에 관한 기술이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 휴대용 단말기의 구성을 나타내는 블럭 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 휴대용 단말기는 카메라 모듈(20)과, 상기 카메라 모듈(20)과 연동하여 사용자 인터페이스를 컨트롤하는 등의 전반적인 제어 기능을 수행하는 중앙 제어부(24) 및 영상 데이터를 LCD 화면에 표시해 주는 LCD 구동부(25)를 구비한다.
상기 카메라 모듈(20)은 결상 광학계(21)와, 상기 결상 광학계(21)에서 결상된 빛을 전기 신호로 변환시키는 카메라 센서(22)와, 상기 카메라 센서(22)로부터의 전기적 신호를 다시 영상 신호로 바꾸는 카메라 제어부(ISP(Image Signal Processor))(23)를 포함한다.
상기 결상 광학계(21)는 렌즈, 경통 및 적외선 차단 필터(IR Cut-off Filter), 광학줌, 조리개(Iris), 셔터(shutter) 등을 포함할 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시 예에 따라 상기 셔터는 기계식 셔터(mechanical shutter)로 구성될 수 있다. 이에 국한하지 않고, 상기 셔터는 기계식 셔터 및 전자식 셔터(electronic shutter) 모두를 구비하되, 둘 중 하나를 선택적으로 사용하거나, 상기 기계식 셔터를 우선적으로 사용할 수 있다.
상기 기계식 셔터는 물리적인 방식으로 상기 카메라 센서(22)에 입사되는 빛을 차단하는 방식을 사용하여, 노출 시작 후 셔터가 닫히면서 노출이 끝나는 일련 의 과정에서 상기 카메라 센서(22)의 픽셀 전체를 리셋(reset)하는 방식(Electronic Global Reset)으로 이미지 데이터를 리드아웃(read out)한다. 이에 반해 상기 전자식 셔터는 도 3에서 도시된 바와 같이, 상기 카메라 센서(22)의 픽셀의 리드 아웃 타임(read out time)을 고려하여 픽셀 라인(pixel line) 단위로 리셋하는 방식(Electronic Rolling)으로 이미지 데이터를 리드아웃(raad out)한다. 이때, 상기 전자식 셔터는 상기 카메라 센서(22)의 픽셀 라인 단위로 이미지 데이터를 리드아웃함으로써 이미지 래깅(image lagging) 현상이 발생할 수 있다. 따라서, 일반적으로 상기 전자식 셔터보다 우수한 화질의 촬상 이미지를 획득할 수 있는 상기 기계식 셔터를 우선적으로 사용한다.
상기 카메라 센서(22)는 빛을 전기신호로 바뀌서 디지털 형식으로 변화하는 역할, 즉 영상이 맺히는 부분이며 픽셀당 영상 데이터를 만들어낸다.
상기 ISP(23)는 상기 결상 광학계(21)의 광학 줌, 셔터 등을 통제하고, 상기 카메라 센서(22)에 담은 영상 데이터를 실제의 영상과 같은 형태로 색감을 변화시켜 주고 밝기를 조절해준다. 즉, 상기 ISP(23)는 상기 카메라 센서(22)로부터 실시간으로 제공받은 전기적 신호를 영상 신호로 변환하는 과정에서 획득한 영상의 화질에 관련한 다양한 알고리즘 수행한다. 상기 알고리즘은 영상의 밝기를 광원의 조도와 관계없이 항상 최적의 상태로 유지하는 자동 노출 보정(AE, Auto Exposure), 입사되는 광원의 색온도 변화에 따라 백광 발란스를 자동으로 조정하는 자동 백광보정(AWB, Auto White Balance) 및 피사체에 초점이 자동으로 맞춰지도록 하는 자동 초점(AF, Auto Focus) 등을 포함할 수 있다. 이때, 상기 ISP(23)는 상 기 알고리즘이 적용된 영상 데이터를 상기 LCD 구동부(25)로 직접 전달하여 LCD에 촬영 후 캡쳐될 이미지를 미리보기(프리뷰)되게 할 수 있다. 또한, 상기 ISP(23)는 사진 촬영 등을 통해 이미지를 캡쳐하여 상기 중앙 제어부(24)로 전달할 수 있다.
더욱이, 상기 ISP(23)는 상기 카메라 센서(22)로부터 실시간으로 제공받는 전기적 신호의 주파수 성분을 분석, 영상의 선명도를 인식하여 상기 조리개의 F 수(조리개의 직격/렌즈의 초점거리)와 셔터 스피드를 결정한다. 즉, 이미지 촬상시 상기 이미지 센서에 도달하는 빛의 양, 즉 노출값은 상기 조리개의 F 수(조리개의 직경/렌즈의 초점거리)와 셔터 스피드에 의해 결정되며, 상기 ISP(23)는 노출값이 일정하도록 상기 기계식·전자식 셔터의 스피드 혹은 상기 조리개의 F 수를 조절한다.
따라서, 상기 ISP(23)는 이미지 촬상이 수행되면, 설정된 상기 기계적 셔터의 스피드에 따른 개폐에 따라 일정 시간동안 상기 카메라 센서(22)에 설정된 광량이 입사되도록 제어한다. 이때, 상기 카메라 센서(22)는 상기 기계적 셔터의 노출 시작과 노출 끝이라는 일련의 과정에서 기계적 셔터의 특징인 픽셸(pixel) 전체를 리셋(reset)시키는 방식을 이용하여 이미지의 데이터를 리드아웃(read out)한다. 더욱이, 상기 조리개를 통한 광량 조절을 함으로써 보다 선명한 영상이 될 것이다. 따라서, 상기 ISP(23)는 상기 카메라 모듈(20)의 동작 후, 상기 카메라 센서(22)에서 실시간으로 획득한 영상을 상기 AE, AWB, AF 등의 알고리즘을 적용시켜 보정된 이미지와 동일한 영상을 사용자에게 제공할 수 있을 것이다.
특히, 본 발명에 따라, 상기 ISP(23)는 기계적 셔터의 고장 유무에 대한 진 단 모드를 수행할 수 있다. 상기 ISP(23)는 상기 카메라 센서(22)에서 제공되는 전기적 신호를 처리하는 과정에서 상기 기계적 셔터를 사용하여 촬상된 영상에 대한 밝기값이 소정 임계값 이상이면 상기 기계적 셔터의 고장이라고 판단할 수 있다. 여기서, 상기 임계값은 상기 기계적 셔터의 고장으로 인해 개/폐가 정상적으로 동작하지 않아, 상기 카메라 센서(22)에 입사되는 광량이 무한대가 됨으로써 촬상되는 이미지를 판단하는 기준이라 할 수 있다. 다시 말해, 카메라 모듈(20)의 동작시키고, 이미지 촬상 전 LCD의 미리보기에서 보여지는 상기 AE 알고리즘으로 보정된 밝기값은 촬상을 시작하여 상기 기계식 셔터의 정상적인 동작 후 촬상된 이미지의 밝기값과 같아야 한다. 그러나, 상기 기계식 셔터의 개폐 고장으로 촬상된 이미지는 미리보기에서 보정된 영상의 밝기값보다 큰 값을 가진다는 것이다. 기계식 셔터 및 전자식 셔터를 선택적으로 사용하는 단말기라면, 상기 ISP(23)는 상기 기계식 셔터가 고장남이 확인 후 차후 전자식 셔터를 사용하도록 제어할 수 있을 것이다.
더욱이, 상기 ISP(23)는 상기 단말기의 중앙 제어부(24)에 포함될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기계식 셔터의 진단 방법의 순서도이다.
도 4를 참조하면, 상기 ISP(23)는 기계식 셔터로 촬상된 이미지의 밝기값(brightness)이 전술한 임계값이상인지 판단하는 401 단계를 수행한다.
상기 401 단계에서 상기 ISP(23)가 상기 기계식 셔터로 촬상된 이미지의 밝기값이 상기 임계값보다 크면, 상기 기계식 셔터가 고장났다고 확인 후 사용자에게 알리는 402 단계를 수행한다.
이후, 상기 ISP(23)는 차후 기계식 셔터를 사용하지 않고, 전자식 셔터를 사용하여 이미지를 촬상하도록 제어하는 403 단계를 수행한다.
도 4를 설명함에 있어, 기계식 셔터 및 전자식 셔터 중 하나를 선택적으로 사용할 경우, 특히, 기계식 셔터를 우선적으로 사용하는 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 괄목할 점은 상기 기계식 셔터의 고장 유무를 판단함에 있음이 중요할 것이다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 기계식 셔터를 사용하는 카메라 모듈에서 개폐의 정상 또는 비정상적인 동작에 따른 각각의 촬상 이미지를 비교하기 위한 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 휴대용 단말기의 구성을 나타내는 블럭 구성도;
도 3은 카메라 센서에서 픽셀의 리드 아웃 타임을 고려하는 구현되는 전작식 셔터를 설명하기 위한 도면 및
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기계식 셔터의 진단 방법의 순서도.

Claims (4)

  1. 물리적인 자동 개폐 동작으로 카메라 센서에 적정 노출값을 제공하는 기계식 셔터(mechanical shutter)를 사용하는 카메라 모듈에서 기계식 셔터의 진단 방법에 있어서,
    촬상 후 카메라 센서로부터 전기적 신호를 제공받아 영상 신호로 변환하는 단계 및
    상기 변환된 영상 신호의 밝기값(brightness)이 임계값 이상이면, 상기 기계식 셔터의 개폐 동작이 비정상적이다고 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈에서 기계식 셔터의 진단 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    카메라 모듈에서 기계식 셔터의 진단 방법은,
    상기 기계식 셔터의 개폐 동작이 비정상적임을 판단 후 카메라 센서의 픽셀 라인(pixel line) 단위로 소정 시간 노출 후 리셋(reset)되는 방식에 의해 이미지 데이터를 리드 아웃(read out)하는 전자식 셔터 방식을 차후 사용하도록 하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 카메라 모듈에서 기계식 셔터의 진단 방법.
  3. 물리적인 자동 개폐 동작으로 카메라 센서에 적정 노출값을 제공하는 기계식 셔터(mechanical shutter)를 사용하는 카메라 모듈에서 기계식 셔터의 진단 장치에 있어서,
    촬상 후 카메라 센서로부터 제공받은 전기적 신호를 영상 신호로 변환 후, 상기 변환된 영상 신호의 밝기값(brightness)이 임계값 이상이면, 상기 기계식 셔터의 개폐 동작이 비정상적이다고 판단하는 카메라 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈에서 기계식 셔터의 진단 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 카메라 제어부는,
    상기 기계식 셔터의 개폐 동작이 비정상적임을 판단 후 카메라 센서의 픽셀 라인(pixel line) 단위로 소정 시간 노출 후 리셋(reset)되는 방식에 의해 이미지 데이터를 리드 아웃(read out)하는 전자식 셔터 방식을 차후 사용하도록 제어함을 특징으로 하는 카메라 모듈에서 기계식 셔터의 진단 장치.
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