KR20130067739A - 입체 영상 구현 방법 및 이를 이용하는 카메라 모듈 - Google Patents

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Abstract

입체 영상 구현 방법 및 이를 이용하는 카메라 모듈이 개시된다. 렌즈 모듈, 이미지 센서 및 이미지 신호 처리부(Image Signal Processor)를 구비하는 카메라 모듈을 준비하는 단계, 이미지 센서에 의하여 렌즈 모듈이 입사된 빛을 전기적 신호로 변환하여 기본 이미지를 획득하는 단계, 이미지 신호 처리부에 의하여, 기본 이미지의 일부로부터 획득되는 제1 이미지 및 제1 이미지의 일부와 중첩되고, 기본 이미지의 다른 일부로부터 획득되는 제2 이미지를 획득하는 단계 및 제1 이미지 및 제2 이미지를 합성하여 입체 영상을 구현하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 구현 방법 및 이를 이용하는 카메라 모듈이 제공된다.

Description

입체 영상 구현 방법 및 이를 이용하는 카메라 모듈 {Method for taking 3D image and camera module using thereof}
본 발명은 입체 영상 구현 방법 및 이를 이용하는 카메라 모듈에 관한 것이다.
최근 산업 트렌드인 고화소화, 슬림화, 스마트화 중심의 기술 개발 및 융합 기술 개발이 발전됨에 따라, 휴대폰, 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북, 랩탑 컴퓨터 등의 소형 전자 기기들에 포함되는 카메라 모듈 역시 점차 고사양으로 발전되고 있다.
특히, 3D (3 dimension) 기술의 발전에 따라 이러한 소형 전자 기기에 포함되는 카메라 모듈을 통하여 입체 영상을 획득하고자 하는 기술이 등장하고 있다.
일반적으로 카메라 모듈은 렌즈 모듈, 이미지 센서 등의 메인 부품을 포함하여 형성되며, 입체 영상을 구현하기 위하여는 두 개의 눈에 대비되는 두 개의 렌즈 모듈이 구비되거나, 한 개의 렌즈 모듈을 사용하여 이미지를 획득한다 하더라도 서로 다른 두 위치에서 이미지를 획득하기 위하여 렌즈 모듈의 구동 장비가 필수적이다.
이와 관련된 기술로는 공개 특허 제 201-0111469호가 있다.
본 발명은 단수의 카메라 모듈을 사용하여 입체 영상을 획득할 수 있는 입체 영상 구현 방법 및 이를 이용하는 카메라 모듈을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 렌즈 모듈, 이미지 센서 및 이미지 신호 처리부(Image Signal Processor)를 구비하는 카메라 모듈을 준비하는 단계, 이미지 센서에 의하여 렌즈 모듈이 입사된 빛을 전기적 신호로 변환하여 기본 이미지를 획득하는 단계, 기본 이미지의 일부로부터 획득되는 제1 이미지 및 제1 이미지의 일부와 중첩되고, 기본 이미지의 다른 일부로부터 획득되는 제2 이미지를 획득하는 단계 및 이미지 신호 처리부에 의하여, 제1 이미지 및 제2 이미지를 합성하여 입체 영상을 구현하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 구현 방법이 제공된다.
제1 이미지 및 제2 이미지 획득 단계는, 기본 이미지의 일측 단부로부터 기본 이미지의 타측 단부에서 단위 스텝만큼 이격된 위치까지 형성되는 제1 이미지를 획득하는 단계 및 일측 단부로부터 단위 스텝만큼 이격된 위치로부터 기본 이미지의 타측 단부까지 형성되며, 제1 이미지와 일부 중첩되는 제2 이미지를 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.
제1 이미지 획득 단계는, 기본 이미지의 일측 단부부터 제1 스캐닝을 시작하는 단계, 기본 이미지의 타측 단부로부터 단위 스텝만큼 이격된 위치에서 제1 스캐닝을 종료하는 단계 및 제1 스캐닝에 의하여 제1 이미지를 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.
제2 이미지 획득 단계는, 기본 이미지의 일측 단부로부터 단위 스텝만큼 이격된 위치에서 제1 이미지와 일부 중첩되도록 제2 이미지를 형성하는 제2 스캐닝을 시작하는 단계, 기본 이미지의 타측 단부에서 제2 스캐닝을 종료하는 단계 및 제2 스캐닝에 의하여 제2 이미지를 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이미지 센서는, 60Hz 이상의 처리 속도를 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상술한 입체 영상 구현 방법에 의하여 입체 영상을 획득 가능한 카메라 모듈에 있어서, 카메라 모듈에 빛을 입사시키며 초점을 조절하는 렌즈 모듈, 렌즈 모듈이 입사된 빛을 전기적 신호로 변환하여 기본 이미지를 획득하는 이미지 센서, 기본 이미지로부터 제1 이미지 및 제2 이미지를 획득하여 입체 영상을 획득할 수 있는 이미지 신호 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 획득용 카메라 모듈이 제공된다. .
제1 이미지는, 기본 이미지의 일부로부터 획득되며, 제2 이미지는, 제1 이미지의 일부와 중첩되고, 기본 이미지의 다른 일부로부터 획득될 수 있다.
이미지 센서는, 60Hz 이상의 처리 속도를 가질 수 있다.
본 발명에 따르면 단수의 렌즈 모듈을 포함하며, 별도의 구동 장치의 부가 없이 입체 영상의 획득이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 영상 구현 방법을 나타낸 순서도.
도 2는 본 발명의 일 실시예 및 다른 실시예에 따라 각각 다른 위치에 배치되어 입체 영상을 획득하는 이미지 센서를 개략적으로 도시한 도면.
본 발명은 다양한 변환을 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 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 따른 입체 영상 구현 방법 및 이를 이용하는 카메라 모듈의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 영상 구현 방법을 도시한 순서도이다.
본 발명의 일 실시예에 따라 카메라 모듈 준비 단계(S100), 기본 이미지 획득 단계(S200), 제1 이미지 및 제2 이미지 획득 단계(S300) 및 입체 영상 구현 단계(S400)를 포함하는 입체 영상 구현 방법이 제공된다.
카메라 모듈 준비 단계(S100)는, 렌즈 모듈, 이미지 센서, 이미지 신호 처리부를 구비하는 카메라 모듈을 준비하는 단계이다.
본 실시예에 따라 제공되는 카메라 모듈은 단수의 렌즈 모듈 및 단수의 이미지 센서를 포함하여 형성될 수 있다.
렌즈 모듈은 피사체로부터 반사된 빛이 카메라 모듈에 입사되는 곳으로, 하나 또는 복수의 렌즈부로 구성되어 있으며, 이미지 센서에 사용자가 원하는 해상도를 가지는 이미지가 형성될 수 있도록 초점이 조절될 수 있다.
본 실시예에 따라 제공되는 렌즈 모듈은 복수의 렌즈를 포함할 수 있으나, 렌즈 모듈 자체는 단수로 형성되어 실시되기 때문에, 피사체로부터 카메라 모듈에 입사되는 빛은 단수의 렌즈 모듈을 통과하는 경로만을 거치게 된다.
이미지 센서는, 렌즈 모듈에 의하여 입사된 빛을 전기적 신호로 변환하는 부분이다. 본 실시예에 따라 제공되는 이미지 센서는, 사용자가 획득하고자 하는 이미지보다 더 넓은 영역의 이미지 픽셀을 가지는 기본 이미지를 획득할 수 있다.
이 때, 본 실시예에 따라 제공되는 이미지 센서는, 동영상을 구현하기 위하여 사용되는 프레임 속도(Frame Per Second, FPS)인 30Fps의 두 배에 해당하는 60Hz 이상의 이미지 처리 속도를 가질 수 있다.
본 실시예에서는 하나의 이미지 센서로, 두 개의 이미지인 제1 이미지 및 제2 이미지를 처리하여 입체 영상을 구현해야 하기 때문에, 기존의 입체 영상 구현을 위한 최소의 처리 속도보다 두 배 이상의 처리 속도를 가져야 할 것이다.
이미지 신호 처리부는, 이미지 센서에 의하여 전기적 신호로 변환되어 제1 이미지 및 제2 이미지로 각각 분리되어 획득된 이미지를 받아들여 입체 영상으로 변환하는 부분이다.
본 실시예에 따라 제공되는 이미지 신호 처리부는 두 개 이상의 이미지를 별도로 저장한 뒤, 이들을 서로 합성함으로써 입체 영상으로 변환할 수 있는 기능을 갖추어야 할 것이다.
카메라 모듈이 준비된 후에는 기본 이미지 획득 단계(S200)가 수행될 수 있다.
기본 이미지 획득 단계(S200)는, 단수의 렌즈 모듈을 통과한 빛을 전기적 신호로 변환하여 사용자가 얻고자 하는 입체 영상의 크기보다 더 큰 사이즈를 가지는 이미지를 획득하는 단계이다.
기본 이미지라 함은, 본 실시예에 따라 중첩되는 두 개의 이미지를 제공하여 합성함으로써 입체 영상의 구현이 가능하도록 얻고자 하는 이미지보다 더 넓은 영역의 이미지 픽셀로 획득되는 이미지를 뜻한다.
도 2에는 본 실시예에 따라, 이미지 센서의 위치에 따라 형성되는 기본 이미지, 제1 이미지 및 제2 이미지가 도시되어 입체 영상의 획득 방법을 개략적으로 도시하는 도면이 제시되어 있다.
도 2에 도시된 것과 같이, c 영역에 해당하는 사이즈의 입체 영상을 얻고자 하여 이미지 센서를 c 영역에 맞추어 배치하였다면, a 영역과 b 영역의 합집합에 해당하는 영역의 이미지가 기본 이미지가 될 것이다.
마찬가지로, 본 발명의 다른 실시예에 따라 f 영역에 해당하는 사이즈의 입체 영상을 얻고자 하여, 이미지 센서를 f 영역에 맞추어 배치하였다면, d 영역 및 f 영역의 합집합에 해당하는 영역의 이미지가 기본 이미지가 될 것이다.
기본 이미지 획득 단계(S200) 이후에는 기본 이미지로부터 제1 이미지 및 제2 이미지를 획득하는 단계(S300)가 더 포함될 수 있다.
제1 이미지 및 제2 이미지를 획득하는 단계(S300)는, 기본 이미지의 일부에 해당하는 제1 이미지 및 제2 이미지를 획득하는 단계이다.
제1 이미지라 함은, 기본 이미지의 일부에 해당하는 영역의 이미지를 뜻하며, 도 2에 도시된 부호 중에서, 이미지 센서가 c 위치에 있는 경우에는 a 영역에 해당하는 이미지이고, 이미지 센서가 f 위치에 있는 경우에는 d 영역에 해당하는 이미지이다.
제2 이미지라 함은, 기본 이미지의 또 다른 일부에 해당하는 영역의 이미지를 뜻하며, 제1 이미지의 일부와 중첩되어 이후 단계에서 제1 이미지와의 합성에 의하여 입체 영상을 획득할 수 있도록 하는 이미지를 뜻하며, 도 2에 도시된 부호 중에서 이미지 센서가 c 위치에 있는 경우 b 영역에 해당하는 이미지이고, 이미지 센서가 f 위치에 있는 경우에는 e 영역에 해당하는 이미지이다.
제1 이미지를 획득하는 단계는, 기본 이미지의 일측 단부에서부터 이미지를 획득하기 시작하여, 기본 이미지의 타측 단부에서 단위 스텝만큼 이격된 위치까지 이미지를 획득하여, 기본 이미지 중 일부의 이미지를 획득하게 된다.
구체적으로 제1 이미지 획득 단계는, 기본 이미지의 일측 단부에서부터 제1 스캐닝을 시작하게 된다. 기본 이미지의 일측 단부에서부터 스캐닝이 시작된 제1 이미지는, 기본 이미지의 타측 단부로부터 단위 스텝만큼 이격된 위치에서 제1 스캐닝을 종료한다.
상술한 제1 스캐닝을 통하여 도 2에서, c 위치의 이미지 센서 상에서 a 영역에 해당하는 제1 이미지를 획득할 수 있으며, f 위치의 이미지 센서 상에서는 d 영역에 해당하는 제1 이미지를 획득할 수 있다.
마찬가지로, 제2 이미지를 획득하는 단계는, 기본 이미지의 일측 단부로부터 단위 스텝만큼 이격된 위치에서 이미지를 획득하기 시작하여 기본 이미지의 타측 단부에서 이미지 획득을 종료하여 제2 이미지를 획득할 수 있다.
구체적으로 제2 이미지 획득 단계는, 기본 이미지의 일측 단부로부터 단위 스텝만큼 이격된 위치에서부터 제2 스캐닝을 시작하게 된다. 제2 스캐닝은 기본 이미지의 타측 단부에서 종료될 수 있다.
제2 스캐닝을 통하여 도 2에서 c 위치에 배치된 이미지 센서에는 b 영역에 해당하는 제2 이미지가 획득될 수 있으며, f 위치에 배치된 이미지 센서에는 e 영역에 해당하는 제2 이미지가 획득될 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 기본 이미지 및 제1 이미지, 제2 이미지의 획득을 복수 회 반복하여 실시할 수 있으며 이때, 홀수 번째의 기본 이미지 획득 시에는 제1 이미지를 획득하고, 짝수 번째의 이미지 획득 시에는 제2 이미지를 획득하는 등의 이미지 획득 방법을 통하여 이미지를 획득할 수 있을 것이다.
제1 이미지 및 제2 이미지 획득 단계(S300) 이후에는 입체 영상 구현 단계(S400)가 수행될 수 있다.
입체 영상 구현 단계(S400)는, 제1 스캐닝을 통하여 획득된 제1 이미지 및 제2 스캐닝을 통하여 획득된 제2 이미지를 이미지 신호 처리부를 이용하여 합성함으로써 입체 영상을 구현하는 단계이다.
제1 이미지 및 제2 이미지를 합성하여 구현되는 입체 영상은, 도 2의 a 영역과 b 영역의 교집합인 c 영역에 해당하는 이미지가 될 수 있으며, 혹은 다른 실시예에 따라 d 영역과 e 영역의 교집합인 f 영역일 수 있다.
이와 같이, 렌즈의 초점과 이미지 센서의 위치에 따라 획득되는 입체 영상의 크기가 상이할 수 있으며, 실시예에 따라 단위 스텝의 간격 역시 조절될 수 있다.
이상에서는, 단수의 렌즈 모듈 및 단수의 이미지 센서를 포함하는 카메라 모듈에서, 구현하고자 하는 입체 영상의 크기보다 더 넓은 영역의 기본 이미지를 획득하여 기본 이미지의 일부에서 서로 중첩되는 제1 이미지 및 제2 이미지를 획득하여 입체 영상을 구현하는 방법에 대하여 설명하였다.
이하에서는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 입체 영상을 구현할 수 있는 카메라 모듈에 대하여 설명하기로 한다.
본 실시예에 따라, 상술한 입체 영상 구현 방법에 의하여 입체 영상을 구현하기 위하여, 렌즈 모듈, 이미지 센서, 이미지 신호 처리부를 포함하는 카메라 모듈이 제공된다.
렌즈 모듈은, 피사체로부터 반사된 빛이 카메라 모듈에 입사되는 부분으로, 본 실시예에 따라 제공되는 카메라 모듈은 단수의 렌즈 모듈을 포함하는 것에 관하여는 전술한 것과 같다.
마찬가지로, 이미지 센서 역시, 렌즈 모듈에 의하여 입사된 빛을 전기적 신호로 변환하는 부분으로, 도 2에서 c에 해당하는 위치 및 f에 해당하는 위치 등 렌즈와의 초점을 조절하기 위하여 다양한 위치에 배치될 수 있다.
이미지 센서에 의하여 전기적 신호로 변환된 기본 이미지로부터 획득되는 제1 이미지 및 제2 이미지는 이미지 신호 처리부에 의하여 입체 영상으로 구현될 수 있다.
제1 이미지는 기본 이미지의 일부로부터 획득되며, 제2 이미지는, 제1 이미지의 일부와 중첩되도록 기본 이미지의 다른 일부로부터 획득될 수 있다.
이때, 이미지 센서는, 동영상을 구현하기 위하여 사용되는 프레임 속도(Frame Per Second, FPS)인 30FpS의 두 배에 해당하는 60Hz 이상의 이미지 처리 속도를 가질 수 있음 역시 전술한 바와 같다.
본 발명에 따라 제공되는 입체 영상 구현 방법 및 입체 영상 구현용 카메라 모듈은, 단수의 렌즈 모듈 및 이미지 센서를 사용하여, 이미지 스캐닝 위치를 시프트 시킴으로써, 서로 일부가 중첩되는 제1 이미지 및 제2 이미지를 획득하여 이들로부터 입체 영상을 구현할 수 있는 방법 및 이러한 방법이 적용되는 카메라 모듈을 제공할 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

Claims (8)

  1. 렌즈 모듈, 이미지 센서 및 이미지 신호 처리부(Image Signal Processor)를 구비하는 카메라 모듈을 준비하는 단계;
    상기 이미지 센서에 의하여 상기 렌즈 모듈이 입사된 빛을 전기적 신호로 변환하여 기본 이미지를 획득하는 단계;
    상기 기본 이미지의 일부로부터 획득되는 제1 이미지 및 상기 제1 이미지의 일부와 중첩되고, 상기 기본 이미지의 다른 일부로부터 획득되는 제2 이미지를 획득하는 단계; 및
    상기 이미지 신호 처리부에 의하여, 상기 제1 이미지 및 상기 제2 이미지를 합성하여 입체 영상을 구현하는 입체 영상 구현 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 이미지 및 상기 제2 이미지 획득 단계는,
    상기 기본 이미지의 상기 일측 단부로부터 상기 기본 이미지의 타측 단부에서 단위 스텝만큼 이격된 위치까지 형성되는 상기 제1 이미지를 획득하는 단계; 및
    상기 일측 단부로부터 상기 단위 스텝만큼 이격된 위치로부터 상기 기본 이미지의 타측 단부까지 형성되며, 상기 제1 이미지와 일부 중첩되는 상기 제2 이미지를 획득하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 구현 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 이미지 획득 단계는,
    상기 기본 이미지의 일측 단부부터 제1 스캐닝을 시작하는 단계;
    상기 기본 이미지의 타측 단부로부터 단위 스텝만큼 이격된 위치에서 상기 제1 스캐닝을 종료하는 단계; 및
    상기 제1 스캐닝에 의하여 상기 제1 이미지를 획득하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 구현 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제2 이미지 획득 단계는,
    상기 기본 이미지의 일측 단부로부터 상기 단위 스텝만큼 이격된 위치에서 상기 제1 이미지와 일부 중첩되도록 상기 제2 이미지를 형성하는 제2 스캐닝을 시작하는 단계;
    상기 기본 이미지의 타측 단부에서 상기 제2 스캐닝을 종료하는 단계; 및
    상기 제2 스캐닝에 의하여 상기 제2 이미지를 획득하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 구현 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이미지 센서는,
    60Hz 이상의 처리 속도를 가지는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 구현 방법.
  6. 제1항 내지 제5항에 따른 입체 영상 구현 방법에 의하여 입체 영상을 구현 가능한 카메라 모듈에 있어서,
    상기 카메라 모듈에 빛을 입사시키며 초점을 조절하는 렌즈 모듈;
    상기 렌즈 모듈이 입사된 빛을 전기적 신호로 변환하여 기본 이미지를 획득하는 이미지 센서; 및
    상기 기본 이미지로부터 제1 이미지 및 제2 이미지를 획득하여 입체 영상을 획득할 수 있는 이미지 신호 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 구현용 카메라 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 이미지는,
    상기 기본 이미지의 일부로부터 획득되며,
    상기 제2 이미지는,
    상기 제1 이미지의 일부와 중첩되고, 상기 기본 이미지의 다른 일부로부터 획득되는 것을 특징으로 하는 입체 영상 구현용 카메라 모듈.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 이미지 센서는,
    60Hz 이상의 처리 속도를 가지는 것을 특징으로 하는 입체 영상 구현용 카메라 모듈.
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