KR20110017556A - 카메라 모듈 - Google Patents

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Abstract

가변 자동 노출 목표 밝기값 및 자동 노출 속도를 적용하여 자동 노출 기능을 수행하는 카메라 모듈에 관한 것이다. 상기 카메라 모듈은 다수의 렌즈를 포함하여 피사체의 광 이미지를 입사받는 렌즈부, 상기 렌즈부로부터 입사받은 광 이미지를 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서부, 촬영을 하는 환경의 조도에 따라 구간을 나누고 각 구간에 따라 자동 노출 목표 밝기값를 다르게 설정하여 상기 촬영을 하는 환경의 조도에 해당되는 구간에 설정된 자동 노출 목표 밝기값과 상기 전기적 신호에서 밝기값을 연산한 값과의 차이로부터 노출과 관련하여 제어할 수 있는 자동 노출값을 산출하는 이미지 신호 처리부, 및 상기 산출된 자동 노출값에 따라 노출을 제어하는 제어부를 포함한다.
자동 노출, 목표 밝기값, 이미지 신호 처리부, 조도

Description

카메라 모듈{camera module}
본 발명은 가변 자동 노출 목표 밝기값 및 자동 노출 속도를 적용하여 자동 노출 기능을 수행하는 카메라 모듈에 관한 것이다.
카메라 모듈의 자동 노출(Auto Exposure, 이하 "AE"라고도 함) 기능은 조리개의 열림 정도와 셔터의 속도를 조절하여 필름에 닿는 광량과 노출되는 시간을 자동으로 제어하여 영상 이미지의 밝기를 일정하게 유지하는 것으로, 피사체와 그 주변환경의 광량과 피사체의 광 반사율 등을 고려하여 자동으로 제어한다.
카메라 모듈의 경우에는 ISP(Image Signal Processor) 내에 AE 알고리즘이 탑재되며, 피사체 주위의 조도 변화 또는 피사체의 밝기에 대응하여 매 입력 영상 프레임 단위로 휘도(피사체의 밝기) 레벨을 조절하는 방식으로 자동 노출 제어 기능이 수행된다.
종래 AE 기능은 AE 기능 수행시 AE 목표(target) 밝기값 및 AE를 수행하는 속도인 AE 속도가 고정되어 있다. AE 기능 수행시 고정된 AE 목표 밝기값을 이용한다면, 실내에 맞춘 AE 목표 밝기값으로 야외에서 촬영할 경우 영상 이미지가 어둡 게 되고, 야외에 맞춘 AE 목표 밝기값으로 실내에서 촬영할 경우 영상 이미지가 포화되는 문제점이 있었다.
또한, AE 속도에 있어서도 고정된 프레임값을 이용하여 AE 목표 밝기값으로 AE 동작을 위하여 30프레임이 필요하다고 가정할 때 저조도 환경의 경우는 빛의 확보를 위하여 프레임 율(frame rate)이 늦어지게 되고 이에 따라 AE 동작 속도는 느려지게 된다. 반대로, 고조도 환경의 경우는 프레임 율(frame rate)이 빨라지게 되어 헌팅(hunting)현상이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 실내나 야외 등 조도가 다양한 환경에서 영상 이미지의 밝기를 일정하게 유지하도록 자동 노출 기능을 수행하는 카메라 모듈을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은 다수의 렌즈를 포함하여 피사체의 광 이미지를 입사받는 렌즈부, 상기 렌즈부로부터 입사받은 광 이미지를 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서부, 촬영을 하는 환경의 조도에 따라 구간을 나누고 각 구간에 따라 자동 노출 목표 밝기값를 다르게 설정하여 상기 촬영을 하는 환경의 조도에 해당되는 구간에 설정된 자동 노출 목표 밝기값과 상기 전기적 신호에서 밝기값을 연산한 값과의 차이로부터 노출과 관련하여 제어할 수 있는 자동 노출값을 산출하는 이미지 신호 처리부, 및 상기 산출된 자동 노출값에 따라 노출을 제어하는 제어부를 포함한다.
본 실시예에 따라 가변 AE 목표 밝기값 및 AE 속도를 적용하여 자동 노출 기능을 수행하는 카메라 모듈은 영상 이미지가 포화되거나 어둡게 되는 현상을 개선할 수 있다. 고정된 AE 속도를 적용하여 저조도 환경의 경우는 빛의 확보를 위하여 프레임 율(frame rate)이 늦어지게 되고 고조도 환경의 경우는 프레임 율(frame rate)이 빨라지게 되어 헌팅(hunting)현상이 발생하는 문제점을 해결할 수 있다.
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 실내에서의 적정 AE 목표 밝기값을 설명하는 사진으로, 도 1(a)는 실내에서 AE 목표 밝기값을 0×60으로 AE 기능을 수행한 경우의 사진이고, 도 1(b)는 도 1(a)의 A부분을 확대한 사진이며, 도 1(c)는 실내에서 AE 목표 밝기값을 0×80으로 AE 기능을 수행한 경우의 사진이고, 도 1(d)는 도 1(c)의 B부분을 확대한 사진이다.
도 1(b)와 도 1(d)를 비교하면, 실내에서 AE 목표 밝기값을 0×80으로 AE 기능을 수행한 경우(d)에서 영상 이미지가 포화된 것을 확인할 수 있으며, 이에 따라 실내에서의 적정 AE 목표 밝기값은 0×60인 것을 알 수 있다.
따라서, AE 기능 수행시 고정된 AE 목표(target) 밝기값을 이용한다면, 실내에 맞춘 AE 목표 밝기값으로 야외에서 촬영할 경우 영상 이미지가 어둡게 되고, 야외에 맞춘 AE 목표 밝기값으로 실내에서 촬영할 경우 영상 이미지가 포화되는 문제점이 있었다.
도 2는 야외에서의 적정 AE 목표 밝기값을 설명하는 사진으로, 도 2(a)는 야외에서 AE 목표 밝기값을 0×60으로 AE 기능을 수행한 경우의 사진이고, 도 2(b)는 야외에서 AE 목표 밝기값을 0×80으로 AE 기능을 수행한 경우의 사진이다.
도 2를 참조하면, 야외에서는 AE 목표 밝기값을 0×80으로 AE 기능을 수행한 경우(b) 보다 0×60으로 AE 기능을 수행한 경우(a) 영상 이미지가 더 어두워지는 것을 확인할 수 있으며, 이에 따라 야외에서의 적정 AE 목표 밝기값은 0×80인 것을 알 수 있다.
도 3은 본 실시예에 따라 자동 노출 기능을 수행하는 카메라 모듈의 내부 구성도이다.
도 3을 참조하면, 카메라 모듈은 렌즈부(110), 이미지 센서부(120), 이미지 신호 처리부(130) 및 제어부(140)를 포함한다.
렌즈부(110)는 다수의 렌즈를 포함하여 피사체의 광 이미지를 입사 받는다. 이미지 센서부(120)는 렌즈부(110)로부터 입사받은 광 이미지를 전기적 신호로 변 환한다. 이미지 신호 처리부(130)는 전기적 신호에서 밝기값을 연산하고 연산된 밝기값과 AE 목표 밝기값의 차이로부터 자동 노출값을 산출한다. 제어부(140)는 산출된 자동 노출값에 따라 이미지 센서부(120)의 셔터의 속도 등 노출을 제어한다. 여기서, '자동 노출값'은 조리개의 열림 정도를 나타내는 조리개 열림값과 셔터의 속도 등 노출과 관련되어 제어할 수 있는 모든 값을 나타낸다.
본 실시예에서 이미지 신호 처리부(130)는 촬영을 하는 환경의 조도에 따라 가변하는 AE 목표 밝기값 및 AE 속도를 적용한다.
도 4는 본 실시예에 따른 가변 AE 목표 밝기값 및 AE 속도를 적용하는 조도 밴드를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 이미지 신호 처리부(130)에서는 촬영할 환경의 조도에 따라 4개의 구간을 나누고, 각 구간에 따라 AE 목표 밝기값 및 AE 속도를 설정한다. 조도 밴드(200)의 구간 1에서 구간 4로 갈수록 촬영을 하는 환경의 조도는 낮아지고, 구간 1에서 구간 4로 갈수록 AE 목표 밝기값은 [0×80],[0×74],[0×65],[0×60]으로 점점 낮게 설정된다. 또한, 구간 1에서 구간 4로 갈수록 AE 속도는 10 프레임값, 7 프레임값, 4 프레임값 및 2 프레임값으로 점점 느려지게 설정된다. 여기서, 조도 밴드(200)는 적정 노출 시간에 따라 구간을 나눌 수도 있다. 유저가 촬영을 할 경우, 본 실시예에 따른 이미지 신호 처리부(130)에서는 촬영을 하는 환경의 조도에 해당되는 구간의 설정된 AE 목표 밝기값 및 AE 속도에 따라 자동 노출 기능이 수행된다. 본 실시예에서는 조도 밴드(200)를 4개의 구간으로 나누었지만, 2개 또는 6개 등 다양하게 조도 밴드를 나누어 AE 목표 밝기값 및 AE 속도를 설정할 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.
예를 들어, AE 속도를 6 프레임값으로 주고 프레임 율이 5fps으로 주는 경우, AE 알고리즘은 5번째의 프레임을 통하여 6번째 프레임에서 AE 목표 밝기값을 맞추게 동작한다. 따라서, 이 경우는 30 프레임이 필요하다. 저조도 환경의 경우는 빛의 확보를 위하여 프레임 율(frame rate)이 늦어지게 되고 30 프레임을 얻기 위해서는 6초가 걸린다. 본 실시예와 같이 조도 밴드(200)에 따라 AE 속도를 다양하게 설정해 준다면 저조도 환경의 경우 AE 속도를 2 프레임값으로 설정하고 AE 목표 밝기값을 맞추기 위해서는 10 프레임이 필요하다. AE 알고리즘은 1번째 프레임을 통하여 2번째 프레임에서 AE 목표 밝기값을 맞추게 동작하여 저조도 환경이고 프레임 율이 5fps으로 주는 경우라 하더라도 2초만에 AE 목표 밝기값을 맞추게 동작할 수 있다.
도 5는 본 실시예에 따른 이미지 신호 처리부에서 자동 노출 기능을 수행한 사진이다. 도 5, 도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 실내에서 포화되거나 야외에서 어둡게 되는 영상 이미지가 개선된 것을 확인할 수 있다.
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, 클래 스 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 실내에서의 적정 AE 목표 밝기값을 설명하는 사진이다.
도 2는 야외에서의 적정 AE 목표 밝기값을 설명하는 사진이다.
도 3은 본 실시예에 따라 자동 노출 기능을 수행하는 카메라 모듈의 내부 구성도이다.
도 4는 본 실시예에 따른 가변 AE 목표 밝기값 및 AE 속도를 적용하는 조도 밴드를 나타낸다.
도 5는 본 실시예에 따른 이미지 신호 처리부에서 자동 노출 기능을 수행한 사진이다.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110: 렌즈부 120: 이미지 센서부
130: 이미지 신호 처리부 140: 제어부

Claims (5)

  1. 다수의 렌즈를 포함하여 피사체의 광 이미지를 입사받는 렌즈부;
    상기 렌즈부로부터 입사받은 광 이미지를 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서부;
    촬영을 하는 환경의 조도에 따라 구간을 나누고 각 구간에 따라 자동 노출 목표 밝기값를 다르게 설정하여 상기 촬영을 하는 환경의 조도에 해당되는 구간에 설정된 자동 노출 목표 밝기값과 상기 전기적 신호에서 밝기값을 연산한 값과의 차이로부터 노출과 관련하여 제어할 수 있는 자동 노출값을 산출하는 이미지 신호 처리부; 및
    상기 산출된 자동 노출값에 따라 노출을 제어하는 제어부를 포함하는 카메라 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지 신호 처리부는
    상기 촬영을 하는 환경의 조도에 따라 나누어진 구간에 따라 자동 노출 속도를 다르게 설정하여 상기 촬영을 하는 환경의 조도에 해당되는 구간에 설정된 자동 노출 속도를 적용하는 카메라 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지 신호 처리부는
    상기 구간의 조도가 낮아질수록 상기 자동 노출 목표 밝기값을 낮게 설정하는 카메라 모듈.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 이미지 신호 처리부는
    상기 구간의 조도가 낮아질수록 상기 자동 노출 속도를 느리게 설정하는 카메라 모듈.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 자동 노출값은 조리개 열림값과 셔터의 속도 중 적어도 하나인 카메라 모듈.
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