KR101614864B1

KR101614864B1 - Ｖｃｍ 엑추에이터를 이용한 자동 초점조절방법

Info

Publication number: KR101614864B1
Application number: KR1020090124180A
Authority: KR
Inventors: 김두희
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2009-12-14
Filing date: 2009-12-14
Publication date: 2016-04-22
Also published as: KR20110067546A

Abstract

VCM(voice coil motor: VCM) 엑추에이터를 이용하여 전체적으로 렌즈위치를 상향시키면서 포커싱이 최적으로 된 최적 상향 위치값을 획득하여 상기 렌즈위치를 하향시키면서 렌즈의 자동 초점조절하는 방법에 관한 것이다. 상기 자동 초점조절하는 방법은 (a) 상기 VCM 엑추에이터의 히스테리시스 테이블의 각 코드값에 따른 상향 위치값으로 렌즈의 위치를 설정시켜 이미지를 캡처하여 캡처된 이미지를 저장하는 단계, (b) 상기 히스테리시스 테이블의 각 코드값에 따른 하향 위치값을 이용하여 상기 상향 위치값 보다 더 하향되게 렌즈의 위치를 설정하는 단계, (c) 상기 단계 (a) 및 단계 (b)를 상기 코드값을 증가시키면서 반복한 후 상기 코드값에 따라 캡처된 이미지들로부터 상기 최적 상향 위치값을 획득하는 단계, 및 (d) 상기 히스테리시스 테이블의 하향 특성에서 상기 최적 상향 위치값을 기준으로 렌즈의 위치를 설정하는 단계를 포함한다.

VCM 엑추에이터, 히스테리시스, 상향, 하향, 자동 초점 조절

Description

ＶＣＭ 엑추에이터를 이용한 자동 초점조절방법{auto focusing method using VCM actuator}

본 발명은 VCM 엑추에이터를 이용한 AF(auto focus) 구동방법에 관한 것이다.

카메라 또는 카메라 모듈은 최근 자동초점 제어기능(auto focusing function)을 구비하는 것이 필수적으로 되었다.

최근 자동초점 제어기능은 영상 센서로부터 획득한 영상의 고주파 성분을 검출하여 초점조절에 유용한 포커스 값(focus value, FV)을 획득하고, 이 FV가 최대값이 되는 지점으로 렌즈를 이동시키는 방법이다. 이러한 방식은 FV를 검출하는 부분, FV를 평가하여 렌즈의 이동 위치를 결정하는 부분, 및 렌즈를 제어하는 부분으로 구성될 수 있다. FV의 최대값을 찾는 방법으로 가장 기본적인 방법은 산등 탐색 기법이다. 별도의 장치 없이 획득된 영상신호로부터 초점 제어에 대한 정보를 얻는다.

보이스코일모터(voice coil motor: VCM)는 영구자석의 자기장 내에서 코일의 유도자기력에 의해 생기는 로렌츠힘을 이용하여 렌즈를 직선 운동시켜 주는 엑추에이터로서, 비교적 짧은 거리를 정밀하게 직선운동시켜주는 시스템을 구축하는데 적합하다. 그러나, VCM 엑추에이터를 이용하여 자동초점(auto focus: AF)알고리즘을 수행하는 경우 VCM의 구조적 특성상 자동초점(auto focus: AF)커맨드를 받았을 때 VCM의 상향 위치값과 하향 위치값이 서로 다르다는 히스테리시스(hysteresis)라는 특성을 가진다. AF 알고리즘에서 AF가 최적으로 맞은 AF 위치 코드값을 VCM의 상향 특성에서 취한 이후 하향 특성에서 그 AF 위치 코드값을 기준으로 렌즈의 위치를 설정하는데, 상향 위치값과 하향 위치값 차이에 의해서 정확한 AF를 할 수 없는 문제점이 있다. 따라서, 다양한 보상방법을 이용하여 히스테리시스 특성곡선의 상향 특성만을 이용하는 방법이 있으나 효율이 저하되고 AF 구동시 복잡도가 증가하는 문제점이 있다.

본 발명은 유저레벨에서 구현이 불필요한 VCM 엑추에이터의 히스테리시스 특성을 보상하는 AF(auto focus) 구동방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초점조절방법은 VCM(voice coil motor: VCM) 엑추에이터를 이용하여 전체적으로 렌즈위치를 상향시키면서 포커싱이 최적으로 된 최적 상향 위치값을 획득하여 상기 렌즈위치를 하향시키면서 렌즈의 자동 초점조절하는 방법에 있어서, (a) 상기 VCM 엑추에이터의 히스테리시스 테이블의 각 코드값에 따른 상향 위치값으로 렌즈의 위치를 설정시켜 이미지를 캡처하여 캡처된 이미지를 저장하는 단계, (b) 상기 히스테리시스 테이블의 각 코드값에 따른 하향 위치값을 이용하여 상기 상향 위치값 보다 더 하향되게 렌즈의 위치를 설정하는 단계, (c) 상기 단계 (a) 및 단계 (b)를 상기 코드값을 증가시키면서 반복한 후 상기 코드값에 따라 캡처된 이미지들로부터 상기 최적 상향 위치값을 획득하는 단계, 및(d) 상기 히스테리시스 테이블의 하향 특성에서 상기 최적 상향 위치값을 기준으로 렌즈의 위치를 설정하는 단계를 포함한다.

본 실시예에 따른 VCM 엑추에이터를 이용한 AF 구동방법은 동일한 전류 구동 에서 더 큰 변위값을 얻게 되므로 전력 소비가 줄어든다. VCM 엑추에이터의 히스테리시스(hysteresis) 특성으로 인한 보상 알고리즘에서 유저레벨에서 구현이 불필요하여 복잡도가 감소한다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 VCM 엑추에이터의 특성을 나타내는 그래프이고, 도 2는 VCM 엑추에이터의 히스테리시스(hysteresis) 특성 그래프이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 전류값에 따른 렌즈이동거리를 나타내는데, 상향 위치값과 하향 위치값이 서로 다름을 확인할 수 있다. 여기서, 상향은 렌즈의 전진을, 하향은 렌즈의 후퇴를 의미할 수 있다. AF 알고리즘에서 AF가 최적으로 맞은 AF 상향 위치값의 코드값을 VCM의 상향 특성에서 취한 이후 하향 특성에서 그 코드값을 기준으로 렌즈의 위치를 설정하는데, 상향 위치값과 하향 위치값이 도시된 바와 같이 차이가 있다.

도 3은 풀-스캔(full-scan) 방식의 AF 구동방법을 설명하는 그래프이다.

도 3을 참조하면, 시간에 따른 렌즈의 위치를 나타내며, AF가 최적으로 맞은 최적 상향 위치값의 코드값을 VCM의 상향 특성에서 취한(a 참조) 이후 하향 특성에서 그 코드값을 기준으로 렌즈의 위치를 설정해야 하는데(b 참조) 상향 위치값과 하향 위치값이 서로 다르므로 다시 상향 특성을 취하여(c 참조) 최적의 렌즈의 위치를 설정할 수 있다.

도 4는 본 실시예에 따른 VCM 엑추에이터를 이용한 AF 구동방법을 설명하는 그래프이다.

도 4를 참조하면, 시간에 따른 렌즈의 위치를 나타내며, AF가 최적으로 맞는 최적 상향 위치값의 코드값을 렌즈를 전체적으로 상향시켜서 취하되(풀-스캔) 풀-스캔과정에서 렌즈를 상향시키고 다시 하향시키고 하는 과정을 반복하면서 최적 상향 위치값을 스캔한다(d 참조). 따라서, 렌즈를 상향시킬 때는 VCM의 상향 특성을 이용하고 렌즈를 하향시킬 때는 VCM의 하향 특성을 이용한다. 그런 다음, VCM의 하향 특성에서 스캔된 최적 상향 위치값을 기준으로 최적의 렌즈 위치를 설정할 수 있다(e 참조). 본 실시예에서는 최적 상향 위치값을 스캔하는 과정에서 VCM의 상향 특성 이용과 하향 특성 이용이 교대로 번갈아 이루어지지만, 본 실시예의 다른 일 예에서는 VCM의 상향 특성 이용을 두번한 후, 하향 특성 이용을 하고 다시 상향 특성 이용을 두번한 후, 하향 특성 이용을 하는 방식으로 수행될 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.

도 5는 본 실시예에 따른 VCM 엑추에이터의 드라이버를 나타내는 블록도이다. 도 5를 참조하면, VCM 엑추에이터의 드라이버(100)는 인터페이스부(110), 메모리(120), 유저코드부(130), 프리셋파(preset wave)부(140), 애더(150), DAC(160), 레퍼런스(170) 및 AMP(180)를 포함한다.

인터페이스부(110)는 외부 신호를 입력 받는다. 메모리(120)는 본 실시예에 따른 히스테리시스 테이블을 포함한다. 여기서, 히스테리시스 테이블은 각 코드값에 따라 VCM 엑추에이터의 상향 위치값과 하향 위치값를 나타낸 테이블이다.

표 1은 본 실시예에 따라 메모리(120)에 저장되는 히스테리시스 테이블의 일 예를 나타낸다.

code	상향 위치값	하향 위치값
60	27	47
66	42	63
72	57	79
78	72	93
84	86	107
90	100	120
96	113	133
102	125	145
108	137	156
114	149	166
120	160	176
126	169	185
132	179	192
138	188	200
144	196	205
150	202	208
156	205	212
162	209	214
168	213	216
174	215	218
180	218	220
186	221	221
190	222	222

유저코드부(130)는 메모리(120)로부터 히스테리시스 테이블의 상향 위치값과 하향 위치값을 읽어 풀-스캔과정에서 렌즈를 상향시키고 스캔된 최적 상향 위치값을 기준으로 하향 특성에서 최적의 렌즈 위치를 설정하기 위한 디지털 파형을 출력한다.

프리셋파(preset wave)부(140)는 본 실시예에 따라 최적 상향 위치값의 코드값을 렌즈를 전체적으로 상향시켜서 취하기 위해 풀-스캔과정에서 렌즈를 상향시키고 다시 하향시키고 하는 과정에서 렌즈를 하향시키는 디지털 파형을 출력한다.

애더(150)는 유저코드부(130)로부터 출력되는 디지털 파형과 프리셋파(preset wave)부로부터 출력되는 디지털 파형을 시간 추이에 따라 가산한다.

DAC(160)는 가산된 디지털 파형인 디지털 신호를 입력받아 아날로그 신호를 출력하며 본 실시예에서는 전류를 아날로그 신호로 출력한다. 레퍼런스(170)는 디지털 신호를 입력받아 아날로그 신호으로 변환하는 기준이 되며 코드값에 따른 전류 테이블을 포함할 수 있다.

표 2는 전류값을 비트값으로 나타낸 코드값과 매칭시킨 전류 테이블을 나타낸다.

전류값	code
30	60
33	66
36	72
39	78
42	84
45	90
48	96
51	102
54	108
57	114
60	120
63	126
66	132
69	138
72	144
75	150
78	156
81	162
84	168
87	174
90	180
93	186
95	190

AMP(180)는 DAC(160)의 출력값의 게인-부팅(gain-booting)하는 버퍼기능을 하고 전류를 제어한다.

도 6은 본 실시예에 따른 VCM 엑추에이터를 이용한 AF 구동방법을 설명하는 순서도이다.

도 6을 참조하면, 먼저, 자동 초점을 시행하는 AF 커맨드 신호를 입력 받는다(S210). 그런 다음, 렌즈를 상향시켜 이미지를 캡처하여 VCM 엑추에이터의 드라이버(100)에 연결된 ISP(image sensor processor)(도시되지 않음)에 저장한다(S220). 여기서, 상향은 렌즈의 전진을, 하향은 렌즈의 후퇴를 의미할 수 있다. 그런 다음, 렌즈를 하향시킨다(S230). 필요한 모든 코드값의 상향 위치값에 따른 풀 스캔(full scan)을 할 때까지 코드값을 증가시키며 S220 및 S230을 반복하여 저장된 이미지 중 가장 포커싱이 잘된 상향 위치값을 최적 상향 위치값으로 획득한다.(S240). 예를 들어, ISP(image sensor processor)에서 저장된 이미지 중 가장 주파수가 큰 이미지의 상향 위치값을 최적 상향 위치값으로 획득할 수 있다. 그런 다음, 렌즈를 하향시켜 최적 상향 위치값으로 렌즈의 위치를 설정한다(S250).

본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터,데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.

상술한 모든 기능은 상기 기능을 수행하도록 코딩된 소프트웨어나 프로그램 코드 등에 따른 마이크로프로세서, 제어기, 마이크로제어기, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등과 같은 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 상기 코드의 설계, 개발 및 구현은 본 발명의 설명에 기초하여 당업자에게 자명하다고 할 것이다.

이상 본 발명에 대하여 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시켜 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명은 이하의 특허청구범위의 범위 내의 모든 실시예들을 포함한다고 할 것이다.

도 1은 VCM 엑추에이터의 특성을 나타내는 그래프이다.

도 2는 VCM 엑추에이터의 히스테리시스(hysteresis) 특성 그래프이다.

도 5는 본 실시예에 따른 VCM 엑추에이터의 드라이버를 나타내는 블록도이다.

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: VCM 엑추에이터의 드라이버 110: 인터페이스부

120: 메모리 130: 유저코드부

140: 프리셋파(preset wave)부 150: 애더

160: DAC 170: 레퍼런스

180: AMP

Claims

VCM(voice coil motor: VCM) 엑추에이터를 이용하여 전체적으로 렌즈위치를 상향시키면서 포커싱이 최적으로 된 최적 상향 위치값을 획득하여 상기 렌즈위치를 하향시키면서 렌즈의 자동 초점조절하는 방법에 있어서,

(a) 상기 전체적으로 렌즈위치를 상향시킬 때, 상기 VCM 엑추에이터의 히스테리시스 테이블의 각 코드값에 따른 상향 위치값으로 렌즈의 위치를 설정시켜 이미지를 캡처하여 캡처된 이미지를 저장하고, 상기 히스테리시스 테이블의 각 코드값에 따른 하향 위치값을 이용하여 상기 상향 위치값 보다 더 하향되게 렌즈의 위치를 설정하는 단계;

(b) 상기 코드값을 증가시키면서 상기 단계 (a)를 반복한 후 상기 코드값에 따라 캡처된 이미지들로부터 상기 최적 상향 위치값을 획득하는 단계; 및

(c) 상기 히스테리시스 테이블의 하향 특성에서 상기 최적 상향 위치값을 기준으로 렌즈의 위치를 설정하는 단계를 포함하는 자동 초점조절방법.
제 1 항에 있어서,

상기 최적 상향 위치값은 상기 캡쳐된 이미지들의 주파수가 가장 높을 때의 상향 위치값인 자동 초점조절방법.
제 1 항에 있어서,

상기 상향 위치값으로 렌즈의 위치의 설정은 렌즈의 전진인 자동 초점조절방법.
제 1 항에 있어서,

상기 단계(a)에서

상기 캡처된 이미지를 ISP(image sensor processor)에 저장하는 자동 초점조절방법.