KR20110012394A - 자동 초점 보조광을 이용한 촬상 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

더욱 상세하게는 자동 초점을 위한 보조 광원을 사용하는 경우 더욱 빠른 자동 초점을 수행할 수 있는 자동 초점 보조광을 이용한 촬상 장치 및 방법이 개시된다. 상기 자동 초점 보조광을 이용한 촬상 장치는, 지속광을 출력 하는 자동 초점 보조광원; 셔터 속도 및 이득이 조정되며, 상기 조정된 셔터 속도 및 이득에 따른 밝기를 갖는 영상을 출력하는 이미지 센서; 상기 이미지 센서에서 출력된 영상의 밝기를 검출하는 휘도 검출부; 및 상기 휘도 검출부에서 검출된 상기 영상의 밝기에 따라 상기 이미지 센서의 셔터 속도 및 이득을 변경하여 상기 이미지센서에서 출력된 영상의 밝기를 사전 설정된 기준 밝기가 되도록 제어하는 카메라 제어부를 포함할 수 있다. 본 발명의 일실시형태에서, 상기 카메라 제어부는, 변경한 상기 셔터 속도 및 상기 이득이 각각 상기 자동 초점 보조광원의 점들을 판단하기 위해 사전설정된 임계 셔터 속도 이하이고 임계 이득 이상인 경우 상기 자동 초점 보조광원을 점등하고 상기 셔터 속도의 조정을 중단하여 셔터 속도를 고정한 후 상기 영상의 밝기를 제어할 수 있다.

자동 초점(AF), 보조광, 이미지 센서, 셔터 속도, 이득, 밝기, 자동 노출 선도

Description

자동 초점 보조광을 이용한 촬상 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TAKING PICTURE USING AUTO-FOCUS SUB LIGHT}

본 발명은 디지털 영상 촬상 분야에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동 초점을 위한 보조 광원을 사용하는 경우 더욱 빠른 자동 초점을 수행할 수 있는 자동 초점 보조광을 이용한 촬상 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근 휴대 전화에 적용되는 카메라 모듈의 고급화 요구에 따라, 5만 내지 8만 화소와 같은 고화소의 카메라 모듈이 적용되고 있다. 이러한 고화소 카메라 모듈의 적용과 더불어 고화소 카메라에 의해 촬상되는 영상의 화질을 통상의 디지털 스틸 카메라와 유사한 수준까지 향상시키기 위한 연구가 진행되고 있다.

이러한 연구의 일환으로 실내 또는 야간 촬영과 같이 저조도 환경에서 자동 포커스 수행을 위한 자동 포커스 보조광원을 채택한 휴대 전화용 카메라가 제안되었다. 통상 이러한 휴대 전화용 카메라에 채용되는 자동 포커스 보조광원은 소형화가 가능하면서도 높은 휘도의 광을 제공할 수 있는 파워 LED(Light Emitting Diode)가 주로 채용되고 있다.

그러나, 종래의 휴대 전화용 카메라는 하나의 자동 노출 선도를 모든 촬영환경에서 사용하게 되므로, 자동 노출 보조광을 온 하는 경우에도 이미지 센서의 셔터 속도가 더 느린 속도로 설정됨으로써 입력 영상의 프레임 레이트가 저하된다. 통상, 자동 초점 알고리즘이 프레임 단위로 선명도를 검출하고 최대 선명도가 되는 위치로 초점 렌즈를 이동시키는 방법으로 구현된다는 점을 감안할 때, 프레임 레이트의 저하는 자동 초점의 속도 저하로 이어지는 문제가 발생하게 된다. 더하여, 자동 초점 속도가 저하됨으로써 자동 초점이 완료되는 동안 점등되는 자동 노출 보조광원에 의한 전력 소모가 증가하여, 휴대폰 배터리의 사용시간이 감소하게 되는 문제가 있다.

본 발명은, 자동 초점을 위한 보조 광원을 사용하는 경우 더욱 빠른 자동 초점을 수행할 수 있는 자동 초점 보조광을 이용한 촬상 장치 및 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,

지속광을 출력 하는 자동 초점 보조광원;

셔터 속도 및 이득이 조정되며, 상기 조정된 셔터 속도 및 이득에 따른 밝기를 갖는 영상을 출력하는 이미지 센서;

상기 이미지 센서에서 출력된 영상의 밝기를 검출하는 휘도 검출부; 및

상기 휘도 검출부에서 검출된 상기 영상의 밝기에 따라 상기 이미지 센서의 셔터 속도 및 이득을 변경하여 상기 이미지센서에서 출력된 영상의 밝기를 사전 설정된 기준 밝기가 되도록 제어하는 카메라 제어부를 포함하며,

상기 카메라 제어부는, 변경한 상기 셔터 속도 및 상기 이득이 각각 상기 자동 초점 보조광원의 점들을 판단하기 위해 사전설정된 임계 셔터 속도 이하이고 임계 이득 이상인 경우 상기 자동 초점 보조광원을 점등하고 상기 셔터 속도의 조정을 중단하여 셔터 속도를 고정한 후 상기 영상의 밝기를 제어하는 것을 특징으로 하는 자동 초점 보조광을 이용한 촬상 장치를 제공한다.

본 발명의 일실시형태에서, 상기 자동 초점 보조광원은 파워 LED인 것을 특징으로 하는 자동 초점 보조광을 이용한 촬상 장치.

본 발명의 일실시형태에서, 상기 카메라 제어부는, 상기 영상의 밝기가 상기 기준 밝기가 되도록 상기 셔터 속도 및 상기 이득을 조정하기 위해 상기 셔터 속도 및 상기 이득의 변동 관계를 설정한 제1 및 제2 자동 노출 선도를 포함할 수 있다. 상기 제1 자동 노출 선도는 상기 자동 초점 보조광이 발광되지 않도록 설정된 경우의 상기 영상의 밝기를 조정하기 위한 상기 셔터 속도 및 상기 이득의 변동 관계가 기재될 수 있다. 또한, 상기 제2 자동 노출 선도는 상기 자동 초점 보조광이 발광되도록 설정된 경우의 상기 영상의 밝기를 조정하기 위한 상기 셔터 속도 및 상기 이득의 변동 관계가 기재될 수 있다. 상기 카메라 제어부는 상기 자동 초점 보조광의 발광 설정에 따라 상기 제1 및 제2 자동 노출 선도를 선택적으로 사용하여 상기 영상의 밝기를 제어할 수 있다.

본 발명의 일실시형태에서, 상기 이미지 센서의 셔터가 갖는 최저 셔터속도보다 더 빠른 속도인 것이 바람직하다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서 본 발명은,

이미지 센서에서 출력되는 입력영상의 밝기를 검출하고, 상기 입력영상의 밝기에 따라 상기 이미지 센서의 셔터 속도 및 이득을 변경하여 상기 입력 영상의 밝기를 사전 설정된 기준 밝기가 되도록 제어하는 단계;

상기 변경되는 셔터 속도 및 상기 이득과 자동 초점 보조광원 점등을 판단하기 위해 사전 설정된 임계 셔터 속도 및 임계 이득을 비교하는 단계; 및

상기 셔터 속도 및 상기 이미지 센서의 이득이 각각 상기 임계 셔터 속도 이하이고 상기 임계 이득 이상인 경우, 자동 초점 보조광원을 점등하고 상기 셔터 속도의 조정을 중단하여 셔터 속도를 고정한 후 상기 입력 영상의 밝기를 조정하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 자동 노출 보조광을 사용하는 경우에 셔터 속도가 더욱 느려지는 것을 차단하기 위해 셔터 속도를 고정시킴으로써, 더욱 빠른 프레임 레이트로 영상을 입력 받을 수 있어 자동 초점에 소요되는 시간을 감소시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 자동 초점이 진행되는 동안 점등 되는 자동 초점 보조광원에서 소모되는 전력을 절감하여 배터리 사용 시간을 더욱 연장시킬 수 있다.

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.

도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 자동 초점 보조광을 이용한 촬상 장치를 도시한 블록구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시형태에 따른 자동 초점 보조광을 이용한 촬상 장치는, 이미지 센서(102), 휘도 검출부(104), 카메라 제어부(CPU)(105) 및 자동 초점 보조광원(106)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 이미지 센서(102)는 CCD나 CMOS와 같이 렌즈(101)를 통해 입력되는 빛을 검출하여 전기 신호로 변환하는 장치로서, 빛을 수광하는 시간을 조정할 수 있는 셔터와 수광된 빛을 검출하는 감도, 즉 검출된 빛을 증폭하는 정도를 나타내는 이득을 가질 수 있다. 예를 들어, 셔터의 속도가 빨라지면 이미지 센서(102)의 검출부에서 빛을 수광할 수 있는 시간이 짧아지고 셔터의 속도가 느려지면 이미지 센서(102)의 검출부에서 빛을 수광할 수 있는 시간이 길어진다. 또한, 이미지 센서(102)의 이득이 증가하면 검출된 빛을 큰 크기의 전류로 출력하고, 이미지 센서(102)의 이득이 감소하면 검출된 빛은 작은 크기의 전류로 출력한다. 예를 들어, 저조도 환경에서 촬영을 한 경우 이미지 센서(102)에서 출력된 영상을 원하는 정도의 밝기가 되도록 조정하기 위해 이미지 센서(102)의 셔터 속도는 느리게 설정되고 이득은 높게 설정될 수 있다.

상기 휘도 검출부(104)는 이미지 센서(102)에서 출력되는 영상의 밝기를 검출한다.

상기 카메라 제어부(105)는 상기 휘도 검출부(104)에서 검출된 영상의 밝기에 따라 이미지 센서(102)의 셔터 속도 및 이득을 변경하여 이미지 센서(102)에서 출력된 영상의 밝기를 사전 설정된 기준 밝기가 되도록 제어한다. 더하여, 상기 카메라 제어부(105)는 변경한 셔터 속도 및 이득을 기준으로 하여 자동 초점 보조 광원(106)의 점등 여부를 판단한다.

상기 카메라 제어부(105)는 영상의 밝기값에 따라 셔터 속도 및 이득을 변경하기 위해 셔터속도 및 이득의 상관관계를 사전에 설정해둔 자동 노출 선도를 포함할 수 있다. 본 발명의 일실시형태에 따른 자동 초점 보조광을 사용한 촬상 장치는, 2 종의 자동 노출 선도를 포함할 수 있다. 예를 들어, 2 종의 자동 노출 선도 중 하나는 자동 초점 보조광을 점등하지 않도록 설정된 경우 조정되어야 하는 셔터속도 및 이득의 상관관계를 나타낸 것일 수 있으며, 나머지 하나는 자동 초점 보조광이 점등하도록 설정된 경우 조정되어야 하는 셔터속도 및 이득의 상관관계를 나타낸 것일 수 있다.

상기 자동 초점 보조광원(106)은 자동 초점을 수행하는 시간 동안 일정한 밝기의 광을 지속적으로 제공할 수 있는 광원일 수 있다. 예를 들어, 밝은 빛을 제공할 수 있으면서도 동시에 소형화에 적합한 파워 LED(Light Emitting Diode)가 상기 자동 초점 보조광원으로 적용될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일실시형태에 따른 자동 초점 보조광을 이용한 촬상 방법을 도시한 흐름도이다. 또한, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시형태에 따른 자동 초점 보조광을 이용한 촬상 장치에 사용된 자동 노출 선도의 일례를 도시한 도면이다.

이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 작용 효과를 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명은 주로 카메라를 통한 영상 촬상 과정에서 프리뷰를 통한 자동 초점 단계를 진행하는데에 필요한 일련의 동작에 관한 것이다. 프리뷰가 시작되면(S11) 렌즈(101)을 통해 입사되는 빛을 이미지 센서(102)가 검출하고 검출된 영상을 출력한다. 이미지 센서(102)에서 출력되는 영상은 아날로그 신호로 표현된 신호이며 디지털 영상 처리를 위해 아날로그 프론트엔드(103)에서 디지털화 될 수 있다. 디지털화 된 영상은 휘도 검출부(104)로 입력되어 그 밝기가 검출된다. 검출된 영상의 밝기에 대한 정보는 카메라 제어부(CPU)(105)로 전달되고 카메라 제어부(CPU)는, 상기 휘도 검출부에서 검출된 상기 영상의 밝기를 참조하여, 이미지 센서(102)에서 출력된 영상의 밝기를 사전 설정된 기준 밝기가 될 수 있도록 이미지 센서(102)의 셔터 속도 및 이득을 변경한다(S12).

이러한 과정에서, 상기 카메라 제어부(105)는 자동 초점 보조광원(106)의 점등이 필요한지 지속적으로 판단한다(S13). 즉, 상기 카메라 제어부(105)는 도 3 및 도 4에 도시된 것과 같은 자동 노출 선도들을 이용하여 이미지 센서(102)의 셔터 속도 및 이득을 변경하고, 자동 초점 보조광원(106)의 점등 여부를 판단할 수 있다. 도 3은 자동 초점 보조광원(106)을 점등하지 않도록 설정한 경우에 적용되는 자동 노출 선도라고 할 수 있으며, 도 4는 자동 초점 보조광원(106)이 자동으로 점등 되도록 설정한 경우에 적용되는 자동 노출 선도라고 할 수 있다.

예를 들어, 카메라의 촬영 설정에서 자동 초점 보조광원(106)을 강제로 발광하지 않도록 설정된 경우, 도 3에 도시된 것과 같이 셔터 속도(TV)가 특정값 이하가 되면 일정폭 이득(SV)을 증가시키고의 다시 셔터 속도가 더 떨어지면 이득을 더욱 증가시켜 이미지 센서가 갖는 최소 셔터 속도가 될 때까지 셔터 속도를 저하시킨다. 종래에는, 이러한 도 3에 도시된 것과 같은 자동 노출 선도를 자동 초점 보조광원의 발광 시에도 사용하였다. 도 3에서 "보조광 발광"으로 표시된 부분은 종래에 자동 초점 보조 광원을 발광하는 위치를 도시한다. 따라서, 종래의 촬상 장치는, 자동 초점 보조 광원이 발광되어 자동 초점을 수행하는 경우에도 셔터 속도가 더욱 저하될 수 있으며, 셔터 속도의 저하에 따라 자동 초점을 위한 연산이 이루어 지는 영상의 프레임 속도가 느려져 자동 초점에 소요되는 시간이 길어진다.

이에 반해, 본 발명의 일실시형태는 도 4에 도시된 것과 같은 자동 노출 선도를 이용한다. 본 발명의 일실시형태는, 자동 초점 보조광원(106)의 점등이 필요한지 지속적으로 판단하여(S13), 자동 초점 보조 광원(106)의 점등이 필요하다고 판단된 경우, 자동 초점 보조 광원(106)을 점등하고 더 이상의 셔터 속도 변동을 종료하고 셔터 속도를 고정한다(S14). 즉, 본 발명의 일실시형태에서, 카메라 제어부(105)는, 자신이 변경한 상기 셔터 속도 및 상기 이득이 각각 상기 자동 초점 보조광원의 점들을 판단하기 위해 사전설정된 임계 셔터 속도 이하이고 임계 이득 이상인 경우 상기 자동 초점 보조광원(106)을 점등하고 상기 셔터 속도의 조정을 중단하여 셔터 속도를 고정한 후 상기 영상의 밝기를 제어한다. 이와 같이, 자동으로 자동 초점 보조광원을 점등하도록 설정된 경우, 도 4에 도시된 것과 같은 자동 노출 선도를 이용할 수 있다. 도 4에 도시된 자동 노출 선도와 같이 본 발명은 자동 노출 보조광이 발광되도록 설정되는 셔터 속도 이후 셔터 속도가 고정되고 더 이상 더 느린 셔터 속도로 변동되는 것을 차단한다. 즉, 도 4에 도시된 자동 노출 선도는 이미지 센서(102)의 셔터가 갖는 최저 속도 보다 더 빠른 셔터 속도에서 셔터 속도의 변동이 이루어지지 않도록 고정한다. 본 발명은 자동 노출 보조광을 발광한 후 더 느린 셔터 속도로 셔터 속도가 변동되지 않으므로 이미지 센서로부터 출력되는 영상의 프레임 레이트의 저하를 방지할 수 있으며 따라서 더욱 신속한 자동 초점이 가능하게 된다.

이어 상기 제어부(105)는 오토 포커스를 위해, 입력되는 영상의 프레임마다 선명도 값을 검출하여 선명도 값이 최대가 되는 점을 찾도록 렌즈 모터(108)를 이송시키고 이송된 렌즈 위치(101)를 렌즈 위치 검출부(107)를 통해 입력받는다. 이러한 과정을 반복함으로써 프리뷰 과정에서 자동 초점 과정이 수행될 수 있다. 도시하지는 않았지만, 프리뷰 과정에서 자동 초점 과정이 종료된 후 사용자의 캡쳐 입력이 발생하면 설정된 이미지 센서의 셔터 속도와 이득으로 영상을 캡쳐할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 자동 노출 보조광을 사용하는 경우에 셔터 속도가 더욱 느려지는 것을 차단하기 위해 셔터 속도를 고정시킨다. 이를 통해 더욱 빠른 프레임 레이트로 영상을 입력 받을 수 있어 자동 초점에 소요되는 시간을 감소시킬 수 있다. 또한, 이를 통해 자동 초점이 진행되는 동안 점등 되는 자동 초점 보조광원에서 소모되는 전력을 절감하여 배터리 사용 시간을 더욱 연장시킬 수 있다.

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.

도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 자동 초점 보조광을 이용한 촬상 장치를 도시한 블록구성도.

도 2는 본 발명의 일실시형태에 따른 자동 초점 보조광을 이용한 촬상 방법을 도시한 흐름도.

도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시형태에 따른 자동 초점 보조광을 이용한 촬상 장치에 사용된 자동 노출 선도의 일례를 도시한 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

102: 이미지 센서 104: 휘도 검출부

105: 카메라 제어부 106: 파워 LED

Claims (7)

1. 지속광을 출력 하는 자동 초점 보조광원;

   셔터 속도 및 이득이 조정되며, 상기 조정된 셔터 속도 및 이득에 따른 밝기를 갖는 영상을 출력하는 이미지 센서;

   상기 이미지 센서에서 출력된 영상의 밝기를 검출하는 휘도 검출부; 및

   상기 휘도 검출부에서 검출된 상기 영상의 밝기에 따라 상기 이미지 센서의 셔터 속도 및 이득을 변경하여 상기 이미지센서에서 출력된 영상의 밝기를 사전 설정된 기준 밝기가 되도록 제어하는 카메라 제어부를 포함하며,

   상기 카메라 제어부는, 변경한 상기 셔터 속도 및 상기 이득이 각각 상기 자동 초점 보조광원의 점들을 판단하기 위해 사전설정된 임계 셔터 속도 이하이고 임계 이득 이상인 경우 상기 자동 초점 보조광원을 점등하고 상기 셔터 속도의 조정을 중단하여 셔터 속도를 고정한 후 상기 영상의 밝기를 제어하는 것을 특징으로 하는 자동 초점 보조광을 이용한 촬상 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 자동 초점 보조광원은 파워 LED인 것을 특징으로 하는 자동 초점 보조광을 이용한 촬상 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 카메라 제어부는,

   상기 영상의 밝기가 상기 기준 밝기가 되도록 상기 셔터 속도 및 상기 이득을 조정하기 위해 상기 셔터 속도 및 상기 이득의 변동 관계를 설정한 제1 및 제2 자동 노출 선도를 포함하며,

   상기 제1 자동 노출 선도는 상기 자동 초점 보조광이 발광되지 않도록 설정된 경우의 상기 영상의 밝기를 조정하기 위한 상기 셔터 속도 및 상기 이득의 변동 관계가 기재되며,

   상기 제2 자동 노출 선도는 상기 자동 초점 보조광이 발광되도록 설정된 경우의 상기 영상의 밝기를 조정하기 위한 상기 셔터 속도 및 상기 이득의 변동 관계가 기재되며,

   상기 카메라 제어부는 상기 자동 초점 보조광의 발광 설정에 따라 상기 제1 및 제2 자동 노출 선도를 선택적으로 사용하여 상기 영상의 밝기를 제어하는 것을 특징으로 하는 자동 초점 보조광을 이용한 촬상 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 고정된 셔터 속도는,

   상기 이미지 센서의 셔터가 갖는 최저 셔터속도보다 더 빠른 속도인 것을 특징으로 하는 자동 초점 보조광을 이용한 촬상 장치.
5. 이미지 센서에서 출력되는 입력영상의 밝기를 검출하고, 상기 입력영상의 밝기에 따라 상기 이미지 센서의 셔터 속도 및 이득을 변경하여 상기 입력 영상의 밝기를 사전 설정된 기준 밝기가 되도록 제어하는 단계;

   상기 변경되는 셔터 속도 및 상기 이득과 자동 초점 보조광원 점등을 판단하기 위해 사전 설정된 임계 셔터 속도 및 임계 이득을 비교하는 단계; 및

   상기 셔터 속도 및 상기 이미지 센서의 이득이 각각 상기 임계 셔터 속도 이하이고 상기 임계 이득 이상인 경우, 자동 초점 보조광원을 점등하고 상기 셔터 속도의 조정을 중단하여 셔터 속도를 고정한 후 상기 입력 영상의 밝기를 조정하는 단계

   를 포함하는 자동 초점 보조광을 이용한 촬상 방법.
6. 제5항에 있어서,

   상기 자동 초점 보조광원은 파워 LED인 것을 특징으로 하는 자동 초점 보조광을 이용한 촬상 방법.
7. 제5항에 있어서, 상기 고정된 셔터 속도는,

   상기 이미지 센서의 셔터가 갖는 최저 셔터속도보다 더 빠른 속도인 것을 특 징으로 하는 자동 초점 보조광을 이용한 촬상 방법.

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