KR20100113863A - 손떨림 보정 장치 및 이를 구비하는 디지털 영상 처리장치 - Google Patents

손떨림 보정 장치 및 이를 구비하는 디지털 영상 처리장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 광학적 센터링에 의하여 손떨림 보정의 기준이 되는 운동부의 중심점을 영상이 입력되는 경로의 중심점을 향하여 이동시켜 초기화시키는 손떨림 보정 장치 및 이를 구비하는 디지털 영상 처리장치에 관한 것이다. 본 발명은, 경통 내부에 고정적으로 설치되는 지지부; 상기 지지부에 의하여 지지되고, 입력되는 손떨림 신호에 대하여 상기 손떨림을 보정하는 방향으로 이동되는 운동부; 및 상기 손떨림의 보정 작동이 안되는 경우에, 상기 손떨림 보정의 기준이 되는 상기 운동부의 기준 좌표가 상기 경통의 중심 좌표와 실질적으로 일치되도록 상기 운동부의 움직임을 제어하는 제어부를 구비하는 손떨림 보정 장치를 제공한다.

Description

손떨림 보정 장치 및 이를 구비하는 디지털 영상 처리장치{Apparatus for hand shaking correction and digital image processing apparatus therewith}
본 발명은 손떨림 보정 장치 및 이를 구비하는 디지털 영상 처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 촬영 시에 본체의 흔들림에 의하여 입력되는 영상의 이미지가 떨리거나 번지는 현상을 보정할 수 있는 흔들림 보정 기능을 갖는 손떨림 보정 장치 및 이를 구비하는 디지털 영상 처리장치에 관한 것이다.
통상적으로, 디지털 영상 처리장치는 디지털 카메라, PDA(personal digital assistant), 폰 카메라, PC 카메라 등의 영상을 처리하거나 영상 인식 센서를 사용하는 모든 장치를 포함한다.
디지털 영상 처리장치는 촬상 소자를 통하여 입력받은 영상을 디지털 신호 처리기에서 이미지 프로세싱하고 이를 압축하여 이미지 파일을 생성하고, 그 이미지 파일을 메모리에 저장할 수 있다.
또한, 디지털 영상 처리장치는 촬상 소자를 통하여 입력받거나 저장매체에 저장된 이미지 파일의 이미지를 LCD(Liquid Crystal Display)와 같은 표시장치에 표시하여 보여줄 수 있다.
이때, 사용자가 원하는 영상을 촬영할 때, 사용자의 손떨림으로 인하여 카메라 등의 디지털 영상 처리장치가 흔들릴 수 있다. 즉, 사용자가 원하는 영상을 촬영할 때, 이러한 흔들림으로 인하여 촬상 소자를 통하여 입력되는 영상이 흔들려, 촬영이 실패될 수 있다. 디지털 영상 처리장치는 이러한 손떨림에 의한 촬영 실패를 방지하기 위하여 손떨림 보정 기능을 구비할 수 있다.
본 발명은, 광학적 센터링에 의하여 손떨림 보정의 기준이 되는 운동부의 중심점을 영상이 입력되는 경로의 중심점을 향하여 이동시켜 초기화시키는 손떨림 보정 장치 및 이를 구비하는 디지털 영상 처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 경통 내부에 고정적으로 설치되는 지지부; 상기 지지부에 의하여 지지되고, 입력되는 손떨림 신호에 대하여 상기 손떨림을 보정하는 방향으로 이동되는 운동부; 및 상기 손떨림의 보정 작동이 안되는 경우에, 상기 손떨림 보정의 기준이 되는 상기 운동부의 기준 좌표가 상기 경통의 중심 좌표와 실질적으로 일치되도록 상기 운동부의 움직임을 제어하는 제어부를 구비하는 손떨림 보정 장치를 제공한다.
상기 운동부에 렌즈가 장착되고, 상기 렌즈의 중심 좌표가 상기 운동부의 기준 좌표가 될 수 있다.
상기 경통의 중심 좌표가 상기 운동부의 기준 좌표를 설정된 범위 내에서 움직이면서 상기 렌즈를 통하여 입력되는 이미지들로부터 광학적으로 측정될 수 있다.
상기 운동부를 설정된 범위 내에서 움직이면서 상기 운동부의 각각의 위치에서 상기 렌즈를 통하여 입력되는 이미지들 대한 MTF(Modulation Tranfer Function) 값을 측정하고, 상기 MTF 값이 가장 큰 상기 운동부의 위치를 상기 경통의 중심 좌 표를 측정할 수 있다.
상기 운동부에 장착되어 상기 운동부와 함께 움직이는 구동 자석, 및 인가되는 전류에 의하여 상기 구동 자석을 움직이는 것으로, 상기 지지부의 상기 구동 자석에 대응되는 위치에 장착되는 구동 코일을 더 구비할 수 있다.
상기 지지부와 상기 운동부의 사이에 배치되는 볼 베어링을 더 구비할 수 있다.
상기 운동부의 움직임을 감지하도록 상기 운동부에 배치되는 홀 센서를 더 구비할 수 있다.
설정된 일 축에 대하여 상기 운동부를 이동시켜 상기 홀 센서에 의하여 측정되는 양 끝단의 제1 중심좌표와, 상기 일 축과 실질적으로 수직한 타 축에 대하여 상기 운동부를 이동시켜 상기 홀 센서에 의하여 측정되는 양 끝단의 제2 중심좌표를 상기 운동부의 기준 좌표로 설정될 수 있다.
현재의 줌 레벨에 따라 상기 경통 내에서의 상기 지지부 및 운동부의 위치가 변경되고, 변경된 상기 지지부 및 운동부의 위치에 따라 상기 손떨림의 보정 작동 전의 상기 운동부의 기준 좌표의 위치가 수정될 수 있다.
본 발명의 다른 측면은, 내부에 경통이 장착되는 본체; 상기 본체의 흔들림을 감지하여 손떨림 신호를 생성하는 손떨림 감지부; 상기 경통 내부에 고정적으로 설치되는 지지부; 상기 지지부에 의하여 지지되고, 상기 손떨림 신호에 대하여 상기 손떨림을 보정하는 방향으로 이동되는 운동부; 및 상기 손떨림의 보정 작동이 안되는 경우에, 상기 손떨림 보정의 기준이 되는 상기 운동부의 기준 좌표가 상기 경통의 중심 좌표와 실질적으로 일치되도록 상기 운동부의 움직임을 제어하는 제어부를 구비하는 디지털 영상 처리장치를 제공한다.
상기 운동부에 렌즈가 장착되고, 상기 렌즈의 중심 좌표가 상기 운동부의 기준 좌표가 될 수 있다.
상기 경통의 중심 좌표가 상기 운동부의 기준 좌표를 설정된 범위 내에서 움직이면서 상기 렌즈를 통하여 입력되는 이미지들로부터 광학적으로 측정될 수 있다.
상기 운동부를 설정된 범위 내에서 움직이면서 상기 운동부의 각각의 위치에서 상기 렌즈를 통하여 입력되는 이미지들 대한 MTF(Modulation Tranfer Function) 값을 측정하고, 상기 MTF 값이 가장 큰 상기 운동부의 위치를 상기 경통의 중심 좌표를 측정할 수 있다.
상기 운동부에 장착되어 상기 운동부와 함께 움직이는 구동 자석, 및 인가되는 전류에 의하여 상기 구동 자석을 움직이는 것으로, 상기 지지부의 상기 구동 자석에 대응되는 위치에 장착되는 구동 코일을 더 구비할 수 있다.
상기 지지부와 상기 운동부의 사이에 배치되는 볼 베어링을 더 구비할 수 있다.
상기 운동부의 움직임을 감지하도록 상기 운동부에 배치되는 홀 센서를 더 구비할 수 있다.
설정된 일 축에 대하여 상기 운동부를 이동시켜 상기 홀 센서에 의하여 측정되는 양 끝단의 제1 중심좌표와, 상기 일 축과 실질적으로 수직한 타 축에 대하여 상기 운동부를 이동시켜 상기 홀 센서에 의하여 측정되는 양 끝단의 제2 중심좌표를 상기 운동부의 기준 좌표로 설정될 수 있다.
현재의 줌 레벨에 따라 상기 경통 내에서의 상기 지지부 및 운동부의 위치가 변경되고, 변경된 상기 지지부 및 운동부의 위치에 따라 상기 손떨림의 보정 작동 전의 상기 운동부의 기준 좌표의 위치가 수정될 수 있다.
본 발명에 따른 손떨림 보정 장치 및 이를 구비하는 디지털 영상 처리장치에 의하면, 광학적 센터링에 의하여 손떨림 보정의 기준이 되는 운동부의 중심점을 영상이 입력되는 경로의 중심점을 향하여 이동시켜 초기화시킴으로써, 손떨림 보정 성능을 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1에는 본 발명에 따른 디지털 영상 처리장치의 일 실시예인 디지털 카메라(100)의 앞면 외형이 도시되어 있다. 디지털 카메라(100) 본체(100a)의 내부에는 손떨림 감지부(도 2의 260) 및 손떨림 보정부(도 270)가 장착되어, 손떨림을 포함한 다양한 요인에 의한 본체(100a)가 흔들림을 감지하여 손떨림 보정 기능을 수행할 수 있다.
도면을 참조하면, 디지털 카메라(100)의 디지털 카메라(100)의 앞면 또는 윗면에는 전원 스위치(11), 셔터 릴리즈 버튼(12), 플래시(13), 렌즈부(14)가 구비될 수 있다.
전원 스위치(11)는 디지털 카메라(100)가 작동되도록 전원을 켜거나 끄기 위하여 사용될 수 있다. 셔터 릴리즈 버튼(12)의 작동에 의하여 내부의 셔터가 정해진 시간 동안 CCD(Charge Coupled Device)와 같은 촬상 소자나 필름을 빛에 노출시키기 위해 열리고 닫힌다. 셔터 릴리즈 버튼은 조리개(미도시)와 연동하여 피사체를 적정하게 노출시켜 촬상 소자에 영상이 기록되도록 할 수 있다.
이때, 사용자가 셔터 릴리즈 버튼(12)을 눌러 디지털 카메라(100)에 의하여 촬영이 개시되도록 할 때, 손떨림이 발생할 수 있다. 이러한 손떨림에 의하여 본체(100a)가 흔들리고, 그로 인하여 촬영되는 이미지가 떨리거나 번지는 현상이 발생할 수 있다.
이러한 손떨림 등에 의한 본체(100a)의 흔들림을 보정하기 위하여, 본 발명에 따른 디지털 영상 처리장치의 일 실시예인 디지털 카메라(100)의 본체(100a)에는 도 2에 도시된 손떨림 감지부(260) 및 손떨림 보정부(270)가 장착될 수 있다.
이때, 도 2의 손떨림 보정부(270)는 도 3의 손떨림 보정 장치(300)가 될 수 있다. 또한, 본체(100a)의 내부에는 경통(도 3의 110)이 장착될 수 있다. 도 3에는 디지털 카메라(100)의 내부에 장착되는 경통(110)과 손떨림 보정 장치(300)의 분해 사시도가 도시되어 있다. 경통(110)의 내부에 손떨림 보정 장치(300)가 설치될 수 있다.
이때, 본 발명에서는 광학적 센터링에 의하여 손떨림 보정의 기준이 되는 운동부의 중심점을 영상이 입력되는 경로의 중심점을 향하여 이동시켜 초기화시킴으 로써, 손떨림 보정 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명이 적용될 수 있는 디지털 영상 처리장치의 일 실시예로서 디지털 카메라와 그 제어장치, 및 그 제어방법이 본 출원인의 미국 특허출원 공개번호 제2004/0130650호(명칭: 카메라의 이차함수를 이용한 자동 포커싱 방법, Method of automatically focusing using a quadratic function in camera)에 개시되어 있다.
상기 미국출원에 개시된 디지털 카메라와 그 제어장치, 및 그 제어방법에 관한 사항은 본 명세서에 포함되는 것으로 하고, 그 자세한 설명은 생략한다.
도 2에는 본 발명에 따른 바람직한 실시예인 디지털 영상 처리장치의 제어장치(200)의 블록도가 도시되어 있다. 디지털 영상 처리장치의 제어장치(200)는 도 1의 디지털 카메라(100)의 내부에 장착될 수 있다.
도면을 참조하면, 렌즈부와 필터부를 포함한 광학계(OPS)는 피사체로부터의 빛을 광학적으로 처리한다. 광학계(OPS)의 렌즈부는 줌 렌즈, 포커스 렌즈 및 보상 렌즈를 포함한다.
사용자가 사용자 입력부(INP)에 포함된 광각-줌 버튼(W) 또는 망원-줌 버튼(T)을 누르면, 이에 상응하는 신호가 마이크로제어기(212)에 입력된다. 이에 따라, 마이크로제어기(212)가 렌즈 구동부(210)를 제어함에 따라, 줌 모터(MZ)가 구동되어 줌 렌즈가 이동된다.
한편, 자동 초점 모드(auto focusing mode)에는, 디지털 신호 처리기(207) 안에 내장된 주 제어기가 마이크로제어기(212)를 통하여 렌즈 구동부(210)를 제어 하고, 그에 따라 포커스 모터(MF)가 구동된다. 즉, 포커스 모터(MF)를 구동하여 가장 선명한 사진을 얻을 수 있는 위치로 포커스 렌즈를 이동시킨다.
보상 렌즈는 전체적인 굴절률을 보상하는 역할을 하므로 별도로 구동되지 않는다. 참조 부호 MA는 조리개(aperture, 도시되지 않음)를 구동하기 위한 조리개 조정 모터(MA)를 가리킨다.
광학계(OPS)의 필터부에 있어서, 광학적 저역통과필터(Optical Low Pass Filter)는 고주파 성분의 광학적 노이즈를 제거한다. 적외선 차단 필터(Infra-Red cut Filter)는 입사되는 빛의 적외선 성분을 차단한다.
광전 변환부(OEC)는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal-Oxide- Semiconductor) 등의 촬상 소자를 포함하여 이루어질 수 있다. 광전 변환부(OEC)는 광학계(OPS)로부터의 빛을 전기적 아날로그 신호로 변환시킨다.
아날로그-디지털 변환부는 CDS-ADC(Correlation Double Sampler and Analog-to-Digital Converter) 소자(201)를 포함하여 이루어질 수 있다. 아날로그-디지털 변환부는 광전 변환부(OEC)로부터의 아날로그 신호를 처리하여, 그 고주파 노이즈를 제거하고 진폭을 조정한 후, 디지털 신호로 변환시킨다. 여기서, 디지털 신호 처리기(207)는 타이밍 회로(202)를 제어하여 광전 변환부(OEC)와 아날로그-디지털 변환부(201)의 동작을 제어한다.
실시간 클록(203)은 디지털 신호 처리기(207)에 시간 정보를 제공한다. 디지털 신호 처리기(207)는 CDS-ADC 소자(201)로부터의 디지털 신호를 처리하여 휘도(Y 값) 및 색도(R, G, B) 신호로 분류된 디지털 화상 신호를 발생시킨다.
디지털 신호 처리기(207)에 내장된 주 제어기의 제어에 따라 마이크로 제어기(212)에 의하여 구동되는 발광부(LAMP)에는, 셀프-타이머 램프, 자동-초점 램프, 모드 지시 램프 및 플래시 대기 램프 등이 포함될 수 있다.
사용자 입력부(INP)에는, 방향 버튼(21), 광각-줌 버튼(W) 및 망원-줌 버튼(T) 등이 포함될 수 있다.
DRAM(Dynamic Random Access Memory, 204)에는 디지털 신호 처리기(207)로부터의 디지털 화상 신호가 일시 저장된다. EEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory, 205)에는 디지털 신호 처리기(207)의 동작에 필요한 부팅 프로그램 및 키 입력 프로그램 등과 같은 알고리즘 및 설정 데이터가 저장된다. 메모리 카드 인터페이스(206)에서는 사용자의 메모리 카드가 착탈될 수 있다.
디지털 신호 처리기(207)로부터의 디지털 화상 신호는 디스플레이 패널 구동부(214)에 입력되고, 이로 인하여 디스플레이 패널(215)에 화상이 디스플레이 된다.
한편, 디지털 신호 처리기(207)로부터의 디지털 화상 신호는, USB(Universal Serial Bus) 접속부(31a) 또는 RS232C 인터페이스(208)와 그 접속부(31b)를 통하여 직렬 통신으로써 전송될 수 있고, 비디오 필터(209) 및 비디오 출력부(31c)를 통하여 비디오 신호로서 전송될 수 있다. 여기서, 디지털 신호 처리기(207)는 그 내부에 마이크로제어기를 내장할 수 있다.
오디오 처리기(213)는, 마이크로폰(MIC)으로부터의 음성 신호를 디지털 신호 처리기(207) 또는 스피커(SP)로 출력하고, 디지털 신호 처리기(207)로부터의 오디오 신호를 스피커(SP)로 출력한다.
한편, 디지털 영상 처리장치의 제어장치(200)는 손떨림 감지부(260), 손떨림 보정부(270), 및 제어부를 구비하여, 손떨림 보정 기능을 수행할 수 있다. 손떨림 감지부(260)는 본체(도 1의 100a)의 흔들림을 감지하여 손떨림 신호를 생성할 수 있다.
손떨림 보정부(270)는 흔들림에 따라 렌즈 또는 촬상소자를 이동시킴으로써, 사용자의 손떨림에 의하여 영상이 흔들리는 것을 기구적으로 보정하여 고품질의 화질을 얻을 수 있도록 할 수 있다. 이때, 손떨림 보정부(270)는 도 3의 손떨림 보정 장치(300)가 될 수 있다.
이를 위하여, 손떨림 보정부(270)는 사용자의 손떨림에 의한 영상을 보정할 수 있도록, 보정 렌즈군을 움직일 수 있도록 본체(100a)의 내부에 보정 렌즈군을 둘러싸는 위치에 장착될 수 있다.
보정 렌즈군은 흔들림을 보정하기 위한 별도의 렌즈가 사용될 수 있다. 또한, 보정 렌즈군에는 포커스 조정을 위한 포커스 렌즈 및/또는 줌 렌즈 등이 포함될 수 있다. 즉, 보정 렌즈군은 렌즈부(14)에 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 디지털 영상 처리장치(100)는 도 2의 디지털 영상 처리장치의 제어장치(200)를 구비할 수 있다. 디지털 영상 처리장치(100)는 본체(100a); 손떨림 감지부(도 2의 260); 지지부(도 3의 310); 운동부(320); 및 제어부를 구비할 수 있다.
본체(100a)의 내부에는 경통(도 3의 110)이 장착될 수 있다. 손떨림 감지부(도 2의 260)는 본체(100a)의 흔들림을 감지하여 손떨림 신호를 생성할 수 있다. 지지부(도 3의 310)는 경통(110) 내부에 고정적으로 설치될 수 있다.
운동부(도 3의 320)는 지지부에 의하여 지지되고, 상기 손떨림 신호에 대하여 상기 손떨림을 보정하는 방향으로 이동될 수 있다. 이때, 손떨림 보정부(270)는 지지부(도 3의 310); 및 운동부(320)를 구비하고, 제어부의 제어에 의하여 작동될 수 있다.
제어부는 상기 손떨림의 보정 작동이 안되는 경우에, 상기 손떨림 보정의 기준이 되는 상기 운동부(도 3의 320)의 기준 좌표가 상기 경통(도 3의 110)의 중심 좌표와 실질적으로 일치되도록 상기 운동부의 움직임(도 3의 320)을 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 손떨림 보정 장치(300)는 지지부(도 3의 310); 운동부(320); 및 제어부를 구비할 수 있다. 이때, 제어부는 디지털 신호 처리기(207) 및/또는 마이크로 제어기(212)를 포함할 수 있다.
이에 따라, 광학적 센터링에 의하여 손떨림 보정의 기준이 되는 운동부의 중심점을 영상이 입력되는 경로의 중심점을 향하여 이동시켜 초기화시킴으로써, 손떨림 보정 성능을 향상시킬 수 있다.
도 4에는 본 발명에 따른 손떨림 보정 장치(300)의 분해 사시도가 도시되어 있다. 도 5에는 손떨림 보정 장치(300)의 일 단면도가 도시되어 있다. 도 6에는 손 떨림 보정 장치(300)에서 지지부(310)와 지지부(310) 위에 이동 가능하도록 지지되는 운동부(320)가 개략적으로 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 손떨림 보정 장치(300)는 지지부(310); 운동부(320); 및 제어부를 구비할 수 있다.
지지부(310)는 경통(110) 내부에 고정적으로 설치된다. 운동부(320)는 지지부(310)에 의하여 지지되고, 입력되는 손떨림 신호에 대하여 상기 손떨림을 보정하는 방향으로 이동되어 손떨림을 보정한다.
제어부는 상기 손떨림의 보정 작동이 안되는 경우에, 상기 손떨림 보정의 기준이 되는 상기 운동부(310)의 기준 좌표가 상기 경통(110)의 중심 좌표와 실질적으로 일치되도록 상기 운동부(320)의 움직임을 제어한다.
즉, 제어부는 손떨림 신호에 따라 운동부(320)의 움직임을 제어함으로써, 입력되는 영상의 손떨림을 제어할 수 있다. 이때, 제어부는 디지털 신호 처리기(도 2의 207) 및/또는 마이크로 제어기(도 2의 212)를 포함할 수 있다.
상기 운동부(320)에는 렌즈(330)가 장착되고, 상기 렌즈(330)의 중심 좌표가 상기 운동부(320)의 기준 좌표가 될 수 있다. 이때, 운동부(320)를 이동시킴으로써, 손떨림을 보정할 수 있다. 이를 위하여, 먼저 운동부(320)의 기준 위치를 초기화시킬 필요가 있다.
따라서, 본 발명에 따른 손떨림 보정 장치(300)에서는 광학적 센터링에 의하여 손떨림 보정의 기준이 되는 운동부(320)의 기준 좌표를 영상이 입력되는 경로의 중심점을 향하여 이동시켜 초기화시킨다. 이때, 영상이 입력되는 경로의 중심점은 상기 경통(110)의 중심 좌표가 될 수 있으며, 경통(110)의 중심 좌표가 영상을 입력받는 촬상 소자의 중심 좌표와 일치하도록 조정될 수 있다.
손떨림 보정 장치(300)의 작동을 위하여, 손떨림 보정 장치(300)에는 구동 자석(340), 구동 코일(350), 볼 베어링(360), 홀 센터(370), 커버(380), 및 요크(390)가 구비될 수 있다.
구동 자석(340)은 상기 운동부(320)에 장착되어 상기 운동부(320)와 함께 움직일 수 있다. 구동 코일(350)은 인가되는 전류에 의하여 상기 구동 자석(340)을 움직이는 것으로, 상기 지지부(310)의 상기 구동 자석(340)에 대응되는 위치에 장착될 수 있다.
볼 베어링(360)은 상기 지지부(310)와 상기 운동부(320)의 사이에 배치되어, 운동부(320)가 운동 시에 지지부(310)에 지지될 수 있도록 한다. 홀 센터(370)는 상기 운동부(320)에 배치되어, 상기 운동부(320)의 움직임을 감지할 수 있다.
운동부(320)는 지지부(310)와 커버(380) 사이에 볼 베어링(360)에 의하여 지지되어 광축에 수직인 방향으로 움직일 수 있도록 수납될 수 있다. 이때, 운동부(320)의 움직임에 의하여 운동부(320)에 장착된 렌즈(330)가 제어부의 제어에 의하여 손떨림을 보정할 수 있는 방향으로 이동될 수 있다.
운동부(320)에 고정적으로 설치되는 구동 자석(340)이 구동 코일(350)에 인가되는 전류의 양과 방향에 의하여 광축에 대하여 수직인 방향으로 이동될 수 있다. 그에 따라, 구동 자석(340)이 고정적으로 설치되는 운동부(320)가 이동되어, 손떨림을 보정할 수 있다. 이때, 요크(390)는 구동 자석(340)과 자기적으로 결합되 어, 구동 자석(340)을 앵커링 시킬 수 있다.
본 실시예에서는 운동부(320)에 렌즈(330)가 장착되고, 렌즈의 이동에 의하여 손떨림을 보정하는 실시예를 중심으로 설명되었다. 하지만, 본 발명에 따른 손떨림 보정 장치(300)는 이에 한정되지 아니하고, 촬상 소자가 운동부(320)에 장착되어 촬상 소자가 이동되어 손떨림 조정을 실시예도 가능하다.
한편, 운동부(320)의 초기 위치가 설정되고, 초기화된 운동부(320)의 초기 위치에서 손떨림 보정 기능의 작동에 의하여 운동부(320)가 작동되어 움직일 수 있다. 이때, 운동부(320)의 초기 위치가 촬상 소자의 위치에 의하여 조정된 실제 경통 내의 중심 좌표와 일치하지 않을 수 있다. 그에 따라, 손떨림 보정 성능이 떨어질 수 있다.
손떨림 보정 장치(300)는 현실적으로 경통(110) 상의 한 부품으로 경통(110) 상에서 설정된 조립부에서 상대적인 위치를 차지하기 때문에 중심의 틀어짐이 발생할 수 있다. 이러한 중심의 틀어짐은 다음의 세 가지 원인으로 발생할 수 있다.
첫째, 경통(110)의 조립을 위한 체결부의 형상과 배치가 기구적인 공차를 가지기 때문이다. 둘째, 손떨림 보정 장치(300) 상의 경통(110)의 체결부로부터 렌즈 중심으로의 기구적인 공차 때문이다. 셋째, 두 체결부에서 조립 시 발생하는 조립 공차이다. 물론, 경통의 설계와 생산에서 이 두 가지 공차를 최소화하기 위하여 상당한 노력을 실시할 수 있다.
그럼에도 불구하고, 통상 렌즈에서 요구되는 정밀도와 민감도가 경통(110)과 손떨림 보정 장치(300)에서 발생하는 최소한의 공차에 비하여 훨씬 높은 수준을 요 구하고 있기 때문에 기구적으로 수행하는 기구적인 센터링(centering)만으로는 한계가 있을 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 손떨림 보정 장치(300)에서는 광학적 센터링에 의하여 손떨림 보정의 기준이 되는 운동부(320)의 기준 좌표를 영상이 입력되는 경로의 중심점을 향하여 이동시켜 초기화시킬 수 있다. 이에 따라, 기구적인 센터링을 수행하지 아니하고도, 운동부(320)에 장착된 렌즈(330)의 중심 좌표가 최대한 경통(110)의 중심축과 일치되도록 조정할 수 있다.
본 발명에서는 렌즈(330)의 중심 위치에 대한 광학적 센터링(Optical Centering)을 위하여, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 경통(110)의 중심 좌표(Z)가 상기 운동부(320)의 기준 좌표(P)를 설정된 범위 내에서 움직이면서 상기 렌즈(330)를 통하여 입력되는 이미지들로부터 광학적으로 측정될 수 있다.
이때, 상기 운동부(320)를 설정된 범위 내에서 움직이면서 상기 운동부(320)의 각각의 위치에서 상기 렌즈(330)를 통하여 입력되는 이미지들 대한 MTF(Modulation Tranfer Function) 값을 측정하고, 상기 MTF 값이 가장 큰 상기 운동부(320)의 위치에서 상기 경통(110)의 중심 좌표를 측정할 수 있다.
다만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 일차적으로 기구적인 센터링을 수행하여 렌즈(330)의 중심 위치를 수정하고, 이차적으로 광학적인 센터링을 수행하여 렌즈(330)의 중심 위치가 경통(110)의 중심축과 실질적으로 일치되도록 조정할 수 있다.
이 경우, 일차적으로 기구적 센터링에 의하여 운동부(320)를 움직인 후에 광 학적 센터링을 수행하므로, 광학적 센터링을 위한 MTF 측정 범위가 줄어들어 더욱 용이하게 광학적 센터링을 수행할 수 있으며, 광학적 센터링을 위하여 운동부(320)를 구동할 양이 줄어들게 된다.
이를 위하여, 기구적 센터링(Mechanical centering) 및/또는 광학적 센터링(Optical centering)에 의하여 구해진 렌즈(330)의 중심에 해당하는 좌표가 손떨림 보정 전의 초기 위치가 될 수 있도록 기준 좌표로 설정할 수 있다. 그에 따라, 제어부에 의하여 초기화에 의하여 렌즈(330)의 중심 좌표가 기준 좌표가 되도록 운동부(320)의 위치가 제어될 수 있다.
한편, 기구적 센터링을 위하여, 설정된 일 축에 대하여 상기 운동부(330)를 이동시켜 상기 홀 센서(370)에 의하여 측정되는 양 끝단의 제1 중심좌표와, 상기 일 축과 실질적으로 수직한 타 축에 대하여 상기 운동부(330)를 이동시켜 상기 홀 센서(370)에 의하여 측정되는 양 끝단의 제2 중심좌표를 상기 운동부(320)의 기준 좌표로 설정할 수 있다.
이때, 중력과 손떨림 보정 장치(300)가 장착되는 영상 처리장치 예를 들어 카메라의 자세와 같은 외력 및 외부 환경 및 구동부의 구동 특성, 홀 센서(370)의 특성에 따라 전기적으로 도출된 중심점을 일정량 오프셋(offset)될 수 있다.
한편, 도 7에는 도 3의 손떨림 보정 장치(300)에서 광학적 센터링을 위한 MTF 스캐닝 범위의 일 실시예가 도시되어 있다. 도 8에는 도 7의 MTF 스캐닝 범위에서 측정된 스캐닝 위치에 따른 MTF 값을 개략적으로 도시한 그래프가 도시되어 있다.
본 발명에서는 기구적 센터링 및/또는 광학적 센터링에 의하여 실제 입력되는 영상에 대한 광학계에서 요구하는 정밀도를 최대한 맞출 수 있다. 손떨림 보정 장치(300)의 제어에 사용되는 하드웨어 및 소프트웨어가 함께 제공하는 정밀도는 수 마이크로미터 이내이다. 따라서, 이 제어 성능을 활용하면 충분한 효과를 거둘 수 있다.
기구적 센터링(Mechanical centering)을 수행한 손떨림 보정 렌즈의 중심점(P)은 손떨림 보정 기구에서 제공된 공차만큼 광축에서부터 떨어져 있다. 따라서, 손떨림 보정 기구에서 제공하는 공차 수준인 설정 반경 안에 광 축이 존재하게 된다.
기구적 센터링을 통해 상대 좌표를 구성한 상태에서 설정 반경(D/2)을 이동하며 광학 성능을 평가하게 되면 광 축을 찾을 수 있다. 광학계 성능을 평가하는 방법 중 널리 알려진 방법인 MTF(Modulation Tranfer Function)측정 방법을 사용하여 광학 성능 평가를 실시할 수 있다.
카메라 광학계로 입사된 빛은 경통을 구성하는 여러 렌즈와 손떨림 보정용 렌즈를 거쳐 촬상 소자(Image Sensor)에 입사될 수 있다. MTF 측정을 위하여 제1축에 해당하는 메리디오널 라인(Meridional Line)과 새지털 라인(Sagittal Line)을 표현하는 형상으로 구성되어 만들어진 피사체가 사용될 수 있다.
각 위치 별 성능을 평가하기 위해서는 한 축 상에서 최소한 2개 위치에 대한 MTF 값이 필요하게 되나, 광학 성능의 최대치를 산출하기 위해서는 최소 3개 이상의 위치에 대한 MTF 값을 사용하는 것이 바람직하다. 설정 반경(D/2) 안의 모든 좌 표에 대한 MTF 값을 측정하지 않는다면 보간(interpolation) 방법이나 커브 피팅(Curve fitting)을 이용하여 MTF 최대값을 예측해야 하므로, 본 발명에서는 하나의 측정 축에 대하여 5개 이상의 위치에 대한 MTF 값을 측정하는 것이 바람직하다.
측정된 MTF 값은 손떨림 보정 기구가 구동하는 평면상에서 위치 정보당 MTF 값으로 만들어져 설정된 좌표계에서의 좌표축 예를 들어 X, Y축의 행렬(Matrix)로 만들어진 테이블(Table)이나 좀더 효율적인 광 축을 계산하기 위한 커브 피팅(Curve fitting)과 같은 방식으로 그래프화 하여 경통 내 혹은 외부에 배치된 제어부로 전달되어 비교 연산을 수행하고, 광축에 해당하는 경통의 중심 좌표(Z)를 찾아낼 수 있다.
도 7의 스캐닝 범위(D)에서 측정된 MTF 값의 일 실시예가 도 8에 도시되어 있는데, MTF 값이 가장 큰 스캐닝 좌표가 경통의 중심 좌표(Z점)로 설정될 수 있다. MTF 값이 가장 큰 스캐닝 좌표에서 가장 선명하고 해상력이 큰 영상을 얻을 수 있으므로, 그 점을 경통의 중심 좌표(Z점)로 설정하는 것이 바람직하다.
경통의 중심 좌표(Z점)는 기구적 센터링(Mechanical Centering)에 의해 홀 센서(370)의 전기적 입력신호로 재구성된 좌표계 상에서 특정 좌표를 가지게 된다. 이렇게 되면 손떨림 보정 장치(300)의 제어부는 X, Y축 상 최대 이동거리, 최대 이동거리에 의해 설정된 기구적 센터링으로 도출된 좌표(P점)에 대한 좌표, MTF측정에 의하여 광 축으로 설정된 경통의 중심 좌표(Z점)에 대한 좌표를 홀 센서(370)에서 인지 할 수 있는 전기적, 이진(digital) 신호화하여 저장할 수 있게 된다. 모든 과정이 완료되면 카메라 혹은 손떨림 보정 제어부가 지정한 저장 장소에 상기 위치 정보를 저장할 수 있다.
이를 통해서, 카메라가 조립된 상태에서 손떨림 보정 기구의 렌즈(330)와 운동부(320)가 위치하는 초기 위치는 기구적 위치(P점)가 아닌 광학적 센터링(Optical centering)에 의한 중심 위치인 경통의 중심 좌표(Z점)로 이동하고 그 위치를 유지하도록 제어가 지속된다. 손떨림 보정 기능이 작동이 완료되어 기능이 오프(OFF)된 상태에서도 렌즈(330)의 중심 좌표가 경통의 중심 좌표(Z점)로 이동하여, 카메라 보다 정확한 광 축을 유지 할 수 있도록 도와줄 수 있다.
광학적 센터링(Optical centering)을 수행한 카메라는 손떨림 보정 기구가 보다 정확한 광 축 상에서 촬영을 실시 할 수 있다. 이는 손떨림 보정 기구가 가지는 오차 및 공차의 영향을 최소화 할 수 있을 뿐만 아니라, 경통을 구성하고 렌즈를 지지하는 모든 부품의 오차 및 공차 영향도 최소화 시켜 준다. 또한, 렌즈 가공 시 만들어진 오차와 공차의 영향도 최소화 시켜 주고, 촬상 소자(Image Sensor)의 제작과 배치를 통해서 발생한 기울어짐(Tilt)과 오프셋(Offset)영향도 또한 최소화 시켜줄 수 있다.
본 발명은 경통이 닫힌 상태에서부터 광각단, 망원단에 이르는 모든 위치에서 위에서 기술한 방식으로 광 축을 재구성 할 수 있다. 즉, 현재의 줌 레벨에 따라 상기 경통(110) 내의 상기 지지부(310) 및 운동부(320)의 위치가 변경되고, 상기 지지부(310) 및 운동부(320)의 위치에 따라 상기 손떨림의 보정 작동 전의 상기 운동부의 기준 좌표의 위치가 수정될 수 있다.
이에 따라, 광각단과 망원단에서의 광 축의 오차가 큰 경우에 적용하면, 기 구적으로는 수정하기 곤란한 오차 범위내의 편차를 손떨림 제어 기능을 이용하여 최소화시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 광학적 센터링에 의하여 손떨림 보정의 기준이 되는 운동부의 중심점을 영상이 입력되는 경로의 중심점을 향하여 이동시켜 초기화시킴으로써, 손떨림 보정 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 디지털 영상 처리장치의 실시예로서, 본체에 손떨림 감지부 및 손떨림 보정부가 장착되는 디지털 카메라의 앞면 외형을 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 디지털 카메라 내부에 포함되는 디지털 영상 처리장치의 제어장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 3은 도 1의 디지털 카메라 내부에 장착되는 경통과 손떨림 보정 장치를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 도 3의 손떨림 보정 장치의 분해 사시도이다.
도 5는 도 3의 손떨림 보정 장치의 일 단면도이다.
도 6은 도 3의 손떨림 보정 장치에서 지지부와 지지부 위에 이동 가능하도록 지지되는 운동부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 도 3의 손떨림 보정 장치에서 광학적 센터링을 위한 MTF 스캐닝 범위의 일 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 도 7의 MTF 스캐닝 범위에서 측정된 스캐닝 위치에 따른 MTF 값을 개략적으로 도시한 그래프이다.

Claims (18)

  1. 경통 내부에 고정적으로 설치되는 지지부;
    상기 지지부에 의하여 지지되고, 입력되는 손떨림 신호에 대하여 상기 손떨림을 보정하는 방향으로 이동되는 운동부; 및
    상기 손떨림의 보정 작동이 안되는 경우에, 상기 손떨림 보정의 기준이 되는 상기 운동부의 기준 좌표가 상기 경통의 중심 좌표와 실질적으로 일치되도록 상기 운동부의 움직임을 제어하는 제어부를 구비하는 손떨림 보정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 운동부에 렌즈가 장착되고, 상기 렌즈의 중심 좌표가 상기 운동부의 기준 좌표가 되는 손떨림 보정 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 경통의 중심 좌표가 상기 운동부의 기준 좌표를 설정된 범위 내에서 움직이면서 상기 렌즈를 통하여 입력되는 이미지들로부터 광학적으로 측정되는 손떨림 보정 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 운동부를 설정된 범위 내에서 움직이면서 상기 운동부의 각각의 위치에 서 상기 렌즈를 통하여 입력되는 이미지들 대한 MTF(Modulation Tranfer Function) 값을 측정하고, 상기 MTF 값이 가장 큰 상기 운동부의 위치를 상기 경통의 중심 좌표를 측정하는 손떨림 보정 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 운동부에 장착되어 상기 운동부와 함께 움직이는 구동 자석, 및
    인가되는 전류에 의하여 상기 구동 자석을 움직이는 것으로, 상기 지지부의 상기 구동 자석에 대응되는 위치에 장착되는 구동 코일을 더 구비하는 손떨림 보정 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 지지부와 상기 운동부의 사이에 배치되는 볼 베어링을 더 구비하는 손떨림 보정 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 운동부의 움직임을 감지하도록 상기 운동부에 배치되는 홀 센서를 더 구비하는 손떨림 보정 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    설정된 일 축에 대하여 상기 운동부를 이동시켜 상기 홀 센서에 의하여 측정 되는 양 끝단의 제1 중심좌표와,
    상기 일 축과 실질적으로 수직한 타 축에 대하여 상기 운동부를 이동시켜 상기 홀 센서에 의하여 측정되는 양 끝단의 제2 중심좌표를 상기 운동부의 기준 좌표로 설정하는 손떨림 보정 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    현재의 줌 레벨에 따라 상기 경통 내에서의 상기 지지부 및 운동부의 위치가 변경되고, 변경된 상기 지지부 및 운동부의 위치에 따라 상기 손떨림의 보정 작동 전의 상기 운동부의 기준 좌표의 위치가 수정되는 손떨림 보정 장치.
  10. 내부에 경통이 장착되는 본체;
    상기 본체의 흔들림을 감지하여 손떨림 신호를 생성하는 손떨림 감지부;
    상기 경통 내부에 고정적으로 설치되는 지지부;
    상기 지지부에 의하여 지지되고, 상기 손떨림 신호에 대하여 상기 손떨림을 보정하는 방향으로 이동되는 운동부; 및
    상기 손떨림의 보정 작동이 안되는 경우에, 상기 손떨림 보정의 기준이 되는 상기 운동부의 기준 좌표가 상기 경통의 중심 좌표와 실질적으로 일치되도록 상기 운동부의 움직임을 제어하는 제어부를 구비하는 디지털 영상 처리장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 운동부에 렌즈가 장착되고, 상기 렌즈의 중심 좌표가 상기 운동부의 기준 좌표가 되는 디지털 영상 처리장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 경통의 중심 좌표가 상기 운동부의 기준 좌표를 설정된 범위 내에서 움직이면서 상기 렌즈를 통하여 입력되는 이미지들로부터 광학적으로 측정되는 디지털 영상 처리장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 운동부를 설정된 범위 내에서 움직이면서 상기 운동부의 각각의 위치에서 상기 렌즈를 통하여 입력되는 이미지들 대한 MTF(Modulation Tranfer Function) 값을 측정하고, 상기 MTF 값이 가장 큰 상기 운동부의 위치를 상기 경통의 중심 좌표를 측정하는 디지털 영상 처리장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 운동부에 장착되어 상기 운동부와 함께 움직이는 구동 자석, 및
    인가되는 전류에 의하여 상기 구동 자석을 움직이는 것으로, 상기 지지부의 상기 구동 자석에 대응되는 위치에 장착되는 구동 코일을 더 구비하는 디지털 영상 처리장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 지지부와 상기 운동부의 사이에 배치되는 볼 베어링을 더 구비하는 디지털 영상 처리장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 운동부의 움직임을 감지하도록 상기 운동부에 배치되는 홀 센서를 더 구비하는 디지털 영상 처리장치.
  17. 제16항에 있어서,
    설정된 일 축에 대하여 상기 운동부를 이동시켜 상기 홀 센서에 의하여 측정되는 양 끝단의 제1 중심좌표와,
    상기 일 축과 실질적으로 수직한 타 축에 대하여 상기 운동부를 이동시켜 상기 홀 센서에 의하여 측정되는 양 끝단의 제2 중심좌표를 상기 운동부의 기준 좌표로 설정하는 디지털 영상 처리장치.
  18. 제10항에 있어서,
    현재의 줌 레벨에 따라 상기 경통 내에서의 상기 지지부 및 운동부의 위치가 변경되고, 변경된 상기 지지부 및 운동부의 위치에 따라 상기 손떨림의 보정 작동 전의 상기 운동부의 기준 좌표의 위치가 수정되는 디지털 영상 처리장치.
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