KR101623444B1

KR101623444B1 - 소비전력 저감형 오토포커싱 카메라 모듈 및 소비전력 저감방법

Info

Publication number: KR101623444B1
Application number: KR1020090126414A
Authority: KR
Inventors: 현진욱
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2009-12-17
Filing date: 2009-12-17
Publication date: 2016-05-23
Also published as: JP2011128622A; KR20110069613A; US20110150448A1

Abstract

본 발명은 렌즈 조출량을 줄임으로써 소비전력을 줄일 수 있는 소비전력 저감형 오토포커싱 카메라 모듈을 제공한다.

본원 발명에 따른 소비전력 저감형 오토포커싱 카메라 모듈은, 오토포커싱을 위한 렌즈 액츄에이터를 포함하는 카메라 모듈에 있어서, 해상력이 보장되는 구간에서 상기 렌즈의 조출량을 0으로 제어하고, 동영상 촬영시 원거리 방향으로 이미지의 선명도가 손상되지 않는 범위에서 렌즈를 디포커싱 하는 제어부를 포함한다.

해상력, 선명도, 렌즈 조출량, 심도, 카메라 모듈

Description

소비전력 저감형 오토포커싱 카메라 모듈 및 소비전력 저감방법{POWER SAVING AUTOFOCUSING CAMERA MODULE AND POWER SAVING METHOD}

본 발명은 소비전력 저감형 오토포커싱 카메라 모듈 및 소비전력 저감방법에 관한 것이다.

최근 기술이 발전함에 따라 고화소급의 카메라 모듈이 개발되고 있으며, 이러한 카메라 모듈에서는 피사체의 초점을 자동으로 맞춰주는 자동 초점(Auto Focus, 이하 'AF'라 한다) 기능이 구비되는 경우가 많다. 보통 AF 기능은 VCM(Voice Coil Motor) 등의 액츄에이터(Actuator)를 제어하는 방식으로 설계가 이루어진다.

종래 카메라 모듈에서 SoC 타입은 CMOS 이미지 센서 내에 AF 알고리즘이 내장되어 있으며, MI 타입은 ISP(Image Signal Processor) 내에 AF 알고리즘이 내장되어 있다. AF 알고리즘이 어디에 내장되어 있든 간에 AF를 정확하게 구현하고 빠른 응답 시간을 구현하기 위해서는, VCM의 특성을 분석한 후에 피사체와의 거리에 따른 최적의 초점 값을 검출하는 방법으로 초점 렌즈를 직접 제어하는 알고리즘이 필요하다.

도 1은 일반적인 카메라 모듈의 내부구성을 보여주는 블록도이다.

도 1에서 보는 바와 같이, 카메라 모듈에서 자동초점은 보통 VCM 등의 액츄에이터(200)를 이용하여 렌즈를 이동시키면서 최적의 초점을 맞추게 된다. 즉, 도 1에서 액츄에이터(200)는 CMOS 이미지 센서(400)내의 ISP(410)와 AF 알고리즘(100)에 의해 구동된다.

한편, 캠코더나 디지털 카메라에서는 동영상을 촬영코자 하는 경우 사용자가 별도의 조작을 하지 않아도 지속적으로 이미지를 모니터링하여 피사체의 거리가 변하면 자동으로 포커싱하는 연속 AF 기능을 이용한다.

그러나, VCM 액츄에이터를 이용한 카메라 모듈이 장착된 휴대폰의 경우에는 연속 AF 기능을 채택시 휴대폰 배터리에서의 공급 전력에 비하여 소비전력이 크다는 문제점이 있다.

도 2는 종래기술에 따른 VCM 액츄에이터를 이용한 카메라 모듈에서의 렌즈 조출량 대비 전류량 그래프이다.

종래기술에 따른 VCM 액츄에이터를 이용한 카메라 모듈에서는 렌즈 조출량이 커질수록 소비 전류가 증가하는 것을 알 수 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 렌즈 조출량을 줄임으로써 소비전력을 줄일 수 있는 소비전력 저감형 오토포커싱 카메라 모듈 및 소비전력 저감방법을 제공함에 목적이 있다.

본원의 제1 발명에 따른 오토포커싱 소비전력 저감형 카메라 모듈은, 오토포커싱을 위한 렌즈 액츄에이터를 포함하는 카메라 모듈에 있어서, 해상력이 보장되는 구간에서 상기 렌즈의 조출량을 0으로 제어하는 제어부를 포함한다.

바람직하게는, 상기 제어부는 렌즈 조출량을 0으로 제어하고, 측정된 초점 렌즈의 초점값이 해상력을 보장하는지를 판단하며, 상기 해상력이 보장된다고 판단되면, 상기 렌즈 조출량을 0으로 유지시킨다.

바람직하게는, 상기 제어부는 동영상 촬영시 원거리 방향으로 이미지의 선명도가 손상되지 않는 범위에서 렌즈를 디포커싱 시킨다.

본원의 제2 발명에 따른 오토포커싱 카메라 모듈의 소비전력 저감 방법은, 해상력이 보장되는 구간에서 렌즈 조출량을 0으로 제어하는 단계; 및 동영상 촬영시 원거리 방향으로 이미지의 선명도가 손상되지 않는 범위에서 초점 렌즈를 디포커싱 시키는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 렌즈 조출량을 0으로 제어하는 단계는, 상기 렌즈 조출 량을 0으로 제어하는 단계; 초점 렌즈의 초점값을 측정하는 단계; 상기 초점 렌즈의 초점값이 해상력을 보장하는지를 판단하는 단계; 및 상기 해상력이 보장된다고 판단되면, 상기 렌즈 조출량을 0으로 유지하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 초점 렌즈를 디포커싱 시키는 단계는, 동영상 촬영을 위한 연속 AF 모드를 시작하는 단계; 초점 렌즈의 초점 값을 측정하는 단계; 소정 스텝만큼 전류를 증가하여 상기 초점 렌즈를 이동시키면서 상기 초점 렌즈의 현재 초점 값과 이전 초점 값과의 차이값인 DOFV를 산출하는 단계; 산출된 상기 DOFV를 이용하여 초점 조절 상태가 최고 초점 값 대비 원거리 방향으로 80 내지 95% 값인지를 판단하는 단계; 및 상기 초점 조절 상태가 최고 초점 값 대비 원거리 방향으로 80 내지 95% 값으로 판단되면 현재 초점 렌즈 위치를 락킹하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면, 렌즈의 심도를 활용하여 해상력이 보장되는 구간에서는 렌즈 조출량을 0으로 유지함과 아울러 동영상 촬영시 원거리 방향으로 이미지의 선명도가 손상되지 않는 범위에서 렌즈를 디포커싱 함으로써 전류 소모를 줄일 수 있다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 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.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.

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. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 3은 본 발명에서 이용하는 렌즈 조출량 대비 초점 값 그래프이다.

고화소 카메라로 영상을 촬영할 때, 정지 영상은 고화소로 촬영하지만, 동영상은 고화소보다 작은 VGA나 HD 이미지의 크기로 촬영한다. 즉, 고화소에 적합하도록 설계된 렌즈의 광학 성능을 동영상의 촬영시에는 100% 활용하지 않는다. 즉, 베스트 포커스 위치에서 약간 디포커스 되어도 화질의 선명도에 큰 영향을 주지는 않는다. 따라서, 동영상의 촬영시에 원거리 방향으로 이미지의 선명도가 손상되지 않는 범위에서 렌즈를 디포커스하면 전류 소모를 줄일 수 있다.

도 3의 CSIAF 곡선은 정지영상의 촬영시 렌즈 이동에 따른 초점 값(focus value)을 나타낸 곡선이고, CDIAF는 동영상의 촬영시 렌즈 이동에 따른 초점 값(focus value)을 나타낸 곡선이다.

또한, a1은 최고로 초점이 맞춰진 지점이고, a2는 최고 초점 값 대비 90%인 지점이며, s1은 정지영상의 최고 초점 값이고, s2는 정지영상의 최고 초점 값 대비 90% 초점 값이며, d1은 동영상의 최고 초점 값이고, d2는 동영상의 최고 초점 값 대비 90% 초점 값이다.

즉, 정지영상은 최고 초점 값과 90% 초점 값의 차이가 큰 반면, 동영상은 최고 초점 값과 90% 초점 값의 차이가 작다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 연속 AF시 디포커싱 처리 흐름도이다.

동영상 촬영을 위한 연속 AF를 시작하면(S410), 초점 렌즈의 초점 값을 측정한다(S420). 소정 스텝만큼 전류를 증가하여 초점 렌즈를 이동시키면서 초점 렌즈의 현재 초점 값과 이전 초점 값과의 차이값인 DOFV(Difference od Focus Value)를 산출하고(S430), 산출된 DOFV를 이용하여 초점 조절 상태가 최고 초점 값 대비 원거리 방향에서의 90% 값인지를 판단한다(S440). 초점 조절 상태가 최고 초점 값 대비 원거리 방향에서의 90% 값으로 판단되면 현재 초점 렌즈 위치를 락킹한다(S450).

또한, 렌즈의 심도를 최대한 활용하여 전류의 소모를 줄일 수 있다. 자동 포커싱 카메라 모듈은 렌즈 조출량이 0인 경우 2 내지 5 미터 정도의 기준거리에서 렌즈를 포커싱하도록 되어 있다. 그런데, 렌즈 심도에 따라 기준거리에서 원거리 혹은 근거리 방향으로 소정의 해상력을 보장한다. 예컨대, 2미터 기준거리로 포커싱하는 경우, 무한대로부터 1미터까지 해상력이 보장된다. 이와 같이 해상력이 보장되는 구간은 렌즈 조출량을 0으로 해도 무방하므로 전류 소모를 줄일 수 있다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 렌즈 조출량 대비 최고 초점 거리 그래프로서, 렌즈의 심도를 활용하여 해상력이 보장되는 구간에서 렌즈 조출량을 0으로 제어함으로써 전류 소모를 줄일 수 있다. 점선은 해상력이 보장되는 구간에서 렌즈 조출량을 0으로 제어하지 않은 경우이고, 실선은 해상력이 보장되는 구간에서 렌즈 조출량을 0으로 제어한 경우이다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 렌즈 조출량 제어 흐름도이다.

렌즈 조출량을 0으로 제어하고(S610), 초점 렌즈의 초점값을 측정한다(S620). 현재 초점 렌즈의 초점값이 해상력을 보장하는지를 판단하여(S630), 해상력이 보장되면 렌즈 조출량을 0으로 유지하고(S610), 해상력이 보장되지 않으면 전류를 증가하여 초점 렌즈를 이동시킨다(S640).

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 렌즈 조출량 대비 최고 초점 거리 그래프로서, 렌즈의 심도를 활용하여 해상력이 보장되는 구간에서는 렌즈 조출량을 0으로 제어함과 아울러 동영상 촬영시 원거리 방향으로 이미지의 선명도가 손상되지 않는 범위에서 렌즈를 디포커스함으로써 전류 소모를 줄일 수 있다.

점선은 종래기술에 따른 경우이고, 실선은 해상력이 보장되는 구간에서 렌즈 조출량을 0으로 제어함과 아울러 동영상 촬영시 원거리 방향으로 렌즈를 디포커스한 경우이다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위 에 속하는 것이다.

도 1은 일반적인 카메라 모듈의 내부구성을 보여주는 블록도,

도 2는 종래기술에 따른 VCM 액츄에이터를 이용한 카메라 모듈에서의 렌즈 조출량 대비 전류량 그래프,

도 3은 본 발명에서 이용하는 렌즈 조출량 대비 초점 값 그래프,

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 연속 AF시 디포커싱 처리 흐름도,

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 렌즈 조출량 대비 최고 초점 거리 그래프,

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 렌즈 조출량 제어 흐름도, 및

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 렌즈 조출량 대비 최고 초점 거리 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: AF 알고리즘 200: 액츄에이터

300: 칩 인터페이스 400: CMOS 이미지 센서

410: ISP

Claims

오토포커싱을 위한 렌즈 액츄에이터를 포함하는 카메라 모듈에 있어서,

렌즈 심도에 따라 기준거리에서 원거리 혹은 근거리 방향으로 해상력이 보장되는 구간에서 상기 렌즈의 조출량을 0으로 제어하고, 동영상 촬영시 원거리 방향으로 이미지의 선명도가 손상되지 않는 범위에서 렌즈를 디포커싱 시키는 제어부를 포함하는 소비전력 저감형 오토포커싱 카메라 모듈.
제1항에 있어서,

상기 제어부는 렌즈 조출량을 0으로 제어하고, 측정된 초점 렌즈의 초점값이 해상력을 보장하는지를 판단하며, 상기 해상력이 보장된다고 판단되면, 상기 렌즈 조출량을 0으로 유지하는 것을 특징으로 하는 소비전력 저감형 오토포커싱 카메라 모듈.
제1항에 있어서,

상기 제어부는 상기 이미지의 선명도가 손상되지 않는 범위에서 렌즈를 디포커싱 시키기 위하여, 초점 렌즈의 현재 초점 값과 이전 초점 값과의 차이값인 DOFV를 산출하고, 상기 산출된 DOFV를 이용하여 초점 조절 상태가 최고 초점 값 대비 원거리 방향으로 80 내지 95% 값으로 판단되면 현재 초점 렌즈 위치를 락킹하는,

소비전력 저감형 오토포커싱 카메라 모듈.
렌즈 심도에 따라 기준거리에서 원거리 혹은 근거리 방향으로 해상력이 보장되는 구간에서 렌즈 조출량을 0으로 제어하는 단계; 및

동영상 촬영시 원거리 방향으로 이미지의 선명도가 손상되지 않는 범위에서 초점 렌즈를 디포커싱 시키는 단계

를 포함하는 오토포커싱 카메라 모듈의 소비전력 저감 방법.
제4항에 있어서, 상기 렌즈 조출량을 0으로 제어하는 단계는,

상기 렌즈 조출량을 0으로 제어하는 단계;

초점 렌즈의 초점값을 측정하는 단계;

상기 초점 렌즈의 초점값이 해상력을 보장하는지를 판단하는 단계; 및

상기 해상력이 보장된다고 판단되면, 상기 렌즈 조출량을 0으로 유지하는 단계

를 포함하는 오토포커싱 카메라 모듈의 소비전력 저감 방법.
제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 초점 렌즈를 디포커싱 시키는 단계는,

동영상 촬영을 위한 연속 AF 모드를 시작하는 단계;

초점 렌즈의 초점 값을 측정하는 단계;

소정 스텝만큼 전류를 증가하여 상기 초점 렌즈를 이동시키면서 상기 초점 렌즈의 현재 초점 값과 이전 초점 값과의 차이값인 DOFV를 산출하는 단계;

산출된 상기 DOFV를 이용하여 초점 조절 상태가 최고 초점 값 대비 원거리 방향으로 80 내지 95% 값인지를 판단하는 단계; 및

상기 초점 조절 상태가 최고 초점 값 대비 원거리 방향으로 80 내지 95% 값으로 판단되면 현재 초점 렌즈 위치를 락킹하는 단계

를 포함하는 오토포커싱 카메라 모듈의 소비전력 저감 방법.