KR20140120467A - 카메라의 오토 포커스 시스템과 이를 이용한 카메라 장치 - Google Patents
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Abstract
개시된 발명은 카메라의 오토 포커스 시스템과 이를 이용한 카메라 장치에 관한 것으로서, 광축상에 배치되어 촬영 렌즈를 통해 입사되는 광 중 일부는 위상차 AF 센서 모듈로 반사시키고 나머지 일부는 투과시키는 반사형 적외선 차단필터; 광축상에 배치되어 반사형 적외선 차단필터를 투과하는 광의 필터링을 수행하는 흡수형 적외선 차단필터; 반사형 적외선 차단필터를 통해 입사되는 광을 수신하는 위상차 AF 센서 모듈; 및 위상차 AF 센서 모듈과 연결되어 반사형 적외선 차단필터로부터 입사되는 광을 통해 피사체에 대한 오토 포커싱을 수행하는 제어부;를 포함할 수 있다.
Description
카메라의 오토 포커스 시스템과 이를 이용한 카메라 장치에 관한 것이다.
현재, 영상 촬영 기술의 발달과 이에 따른 사용자들의 관심이 증가함에 따라 DSLR(Digital Single Lens Reflex) 카메라, DSLT(Digital Single Lens Translucent) 카메라 및 콤팩트 카메라 등 다양한 종류의 카메라가 사용자들에게 제공되고 있는 실정이다.
DSLR(Digital Single Lens Reflex) 카메라는 하나의 렌즈를 통해 들어온 빛을 거울에 의해 반사시켜 사용자가 피사체를 눈으로 확인할 수 있도록 하는 구조의 카메라이다. 셔터를 누르면 거울이 위로 들려지고 빛은 셔터막이 열리는 동안 그대로 이미지 센서에 도달하면서 사진이 찍히게 된다.
또한, DSLT(Digital Single Lens Translucent) 카메라는 반사 미러의 투과율을 조절하여 스틸 또는 동영상 촬영 시 미러를 올리지 않고 찍을 수 있는 개념의 카메라로 상술한 DSLR 카메라의 하프 미러와 차별화되는 반투명 미러(Translucent Mirror)의 투과율을 조절하여 미러 박스 없이 촬영이 가능한 카메라이다. 촬영 시 이미지 센서에 빛을 노출시키기 위해 미러를 위로 올리지 않아도 되는 구조이다.
또한, 콤팩트 카메라는 미러 없이 렌즈를 통해 입사되는 빛이 그대로 이미지 센서에 전달되는 구조로, 이미지 센서에 입사되는 빛은 LCD(Liquid Crystal Display)에도 전기 신호를 전달하여 사용자들이 LCD를 확인하여 촬영할 수 있다.
한편, 상술한 카메라 이외에도 보다 양질의 영상 촬영이 가능할 수 있도록 계속적인 카메라 장치의 개발이 수행되고 있는 실정이다.
카메라의 오토 포커스 시스템과 이를 이용한 카메라 장치의 일 측면은 연사속도가 양호한 동시에 라이브뷰 모드에서도 위상차 AF를 동작시킬 수 있는 카메라의 오토 포커스 시스템과 이를 이용한 카메라 장치를 제공하기 위한 것이다.
개시된 발명의 일 측면에 따른 카메라 장치는, 이미지 센서;
광축상에 배치되어 촬영 렌즈를 통해 입사되는 광 중 일부는 위상차 AF 센서 모듈로 반사시키고 나머지 일부는 투과시키는 반사형 적외선 차단필터;
광축상에 배치되되 상기 이미지 센서와 상기 반사형 적외선 차단필터 사이에 배치되어 상기 반사형 적외선 차단필터를 투과하는 광의 필터링을 수행하는 흡수형 적외선 차단필터; 및
상기 반사형 적외선 차단필터를 통해 입사되는 광을 이용하여 피사체의 오토 포커싱을 수행하는 위상차 AF 센서 모듈;을 포함할 수 있다.
개시된 발명의 다른 측면에 따른 카메라의 오토 포커스 시스템은,
광축상에 배치되어 촬영 렌즈를 통해 입사되는 광 중 일부는 위상차 AF 센서 모듈로 반사시키고 나머지 일부는 투과시키는 반사형 적외선 차단필터;
광축상에 배치되어 상기 반사형 적외선 차단필터를 투과하는 광의 필터링을 수행하는 흡수형 적외선 차단필터;
상기 반사형 적외선 차단필터를 통해 입사되는 광을 수신하는 위상차 AF 센서 모듈; 및
상기 위상차 AF 센서 모듈과 연결되어 상기 반사형 적외선 차단필터로부터 입사되는 광을 통해 피사체에 대한 오토 포커싱을 수행하는 제어부;를 포함할 수 있다.
카메라의 오토 포커스 시스템과 이를 이용한 카메라 장치의 일 측면에 의하면, 반사형 적외선 차단필터를 통해 적외선 대역 광은 위상차 AF 센서측으로 반사시키고 적외선 대역외 광은 통과시키기 때문에 연사속도를 향상시키는 동시에 라이브 뷰 모드에서도 위상차 AF 센서가 작동하여 오토포커싱이 가능할 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 카메라 장치 구조의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 카메라 장치에서 광의 경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 카메라의 오토 포커스 시스템 구성의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 4는 이미지 센서의 분광특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 카메라의 오토 포커스 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 도 1의 카메라 장치에서 광의 경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 카메라의 오토 포커스 시스템 구성의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 4는 이미지 센서의 분광특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 카메라의 오토 포커스 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서에서, 제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 카메라 장치 구조의 일 실시예를 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 카메라 장치에서 광의 경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 1에서 도시하는 바와 같이, 카메라 장치(100)는 촬영 렌즈(110), 반사형 적외선 차단필터(120), 흡수형 적외선 차단필터(130), 위상차 AF(Auto Focus) 센서 모듈(140), 이미지 센서(150), LCD(160) 및 적외선 보조 광원부(170)를 포함할 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 반사형 적외선 차단필터(120)는 광축상에 배치되어 촬영 렌즈(110)를 통해 입사되는 광 중 일부는 위상차 AF 센서 모듈(140)로 반사시키고 나머지 일부는 투과시킬 수 있다. 예를 들어, 반사형 적외선 차단필터(120)는 입사되는 광 중 적외선 파장 대역의 광은 위상차 AF 센서 모듈(140)로 반사시키고, 적외선 파장 대역외 광은 흡수형 적외선 차단필터(130)로 통과시킬 수 있다. 상술한 적외선 파장 대역외 광은 가시광선, 단파장 대역의 광 등과 같이 장파장 대역의 광(예를 들어, 적외선 파장 등)을 제외한 광을 의미할 수 있다.
이때, 반사형 적외선 차단필터(120)를 통해 반사되어 위상차 AF 센서 모듈(140)로 입사되는 광은 위상차 AF 데이터로 활용되고, 반사형 적외선 차단필터(120)를 통과하여 흡수형 적외선 차단필터(130)를 통해 이미지 센서(150)에 도달한 광은 영상 신호로 활용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 반사형 적외선 차단필터(120)에 의해서 위상차 AF 센서 모듈(140)과 이미지 센서(150) 모두에 광이 입사되기 때문에, 라이브 뷰 모드에서라도 위상차 AF 센서가 작동하게 되어 어떤 상황에서라도 오토포커스가 가능하고, 흔들리지 않는 영상을 획득할 수 있다는 효과를 기대할 수 있다. 또한, 카메라 장치(100)는 반사형 적외선 차단필터(120)를 적용함에 따라 광량 손실이 거의 없어 이미지의 품질을 유지할 수 있다. 이에 더하여, 카메라 장치(100)는 적외선 광원을 적용함에도 위상차 AF 센서 모듈(140)에서만 활용하도록 하고 이미지 센서(150)로는 적외선 대역이 입사되지 않도록 차단하기 때문에 기존의 색재현성을 그대로 유지할 수 있다.
도 2에서 도시하는 바와 같이, 반사형 적외선 차단필터(120)는 입사되는 광이 위상차 AF 센서 모듈(140)로 전달되도록 임의의 경사각도를 갖게 배치될 수 있다. 도 2에서는 위상차 AF 센서 모듈(140)이 카메라 장치(100) 내부 중 하부에 배치되는 것을 예로 들어 도시하였지만, 이에 한정되지 않고, 위상차 AF 센서 모듈(140)은 카메라 장치(100) 내부 중 운용자의 필요에 따라 어디든 위치할 수 있다. 이때, 반사형 적외선 차단필터(120)의 경사각도는 입사되는 광의 일부을 위상차 AF 센서 모듈(140)로 반사시키고 나머지 광을 통과시킬 수 있는 각도면, 한정되지 않고 모두 가능하다.
흡수형 적외선 차단필터(130)는 광축상에 배치되되 이미지 센서(150)와 반사형 적외선 차단필터(120) 사이에 배치되어 반사형 적외선 차단필터(120)를 투과하는 광의 필터링을 수행할 수 있다. 이때, 도 2에서 도시하는 바와 같이, 흡수형 적외선 차단필터(130)는 이미지 센서(150)와 반사형 적외선 차단필터(120) 사이에 배치되되 이미지 센서(150)와 대향되어 평행하게 배치될 수 있다.
또한, 흡수형 적외선 차단필터(130)는 반사형 적외선 차단필터(120)의 경사각도에 따라 광의 필터링 파장대를 조정할 수 있다. 즉, 흡수형 적외선 차단필터(130)는 반사형 적외선 차단필터(120)를 통해 필터링되지 않은 적외선 파장 대역의 광을 2차로 필터링한다는 것이다. 이때, 보다 정확한 필터링이 이루어질 수 있도록 흡수형 적외선 차단필터(130)는 반사형 적외선 차단필터(120)가 경사각도에 따라 필터링할 수 없는 적외선 파장 대역을 고려하여 필터링 파장대를 조정할 수 있다.
위상차 AF 센서 모듈(140)은 반사형 적외선 차단필터(120)를 통해 입사되는 광을 이용하여 피사체의 오토 포커싱을 수행할 수 있다. 위상차 AF 센서 모듈(140)은 입사되는 광을 나누어 이미지의 파형을 비교하는 방식으로 초점을 조절할 수 있다. 우선 렌즈를 통해 입사되는 피사체의 화상 정보를 위상차 AF 센서 모듈(140) 내의 렌즈를 사용하여 2개의 상을 형성하고 2개의 상 사이의 상 간격을 라인 센서로 계측하여 초점의 이격 정도를 계산하는 방식이다. 이때, 초점이 맞은 경우에는 결상면에 상이 정확히 맺히고 상 간격 주파수와 신호 출력이 일치할 수 있다. 만약, 결상면에 대해 초점이 맺힌 면이 촬영 렌즈 측과 가까운 경우에는 초점이 앞에서 맞은 경우이고, 2개의 신호 출력은 초점이 맞은 적정치보다 좁다. 반대로, 초점이 뒤에 맞은 경우 신호 출력은 적정치보다 넓어지고 초점이 맞은 편 결상면 뒤쪽이다. 신호 출력을 측정하고 나면 촬영 렌즈를 어느 방향으로 얼마나 이동해야 상 간격이 일치하는지를 위상차 AF 센서가 계산하여 촬영 렌즈를 이동시킨다.
상술한 위상차 AF 센서 모듈(140)은 제1 렌즈(141), 반사 미러(142), 제2 렌즈(143) 및 위상차 AF 센서(144)를 포함할 수 있다. 도 2에서 도시하는 바와 같이, 제1 렌즈(141)는 위상차 AF 센서 모듈(140)로 입사되는 광을 모아주는 기능을 할 수 있다. 반사 미러(142)는 제1 렌즈(141)를 통해 입사된 광을 위상차 AF 센서(144) 방향으로 반사시킬 수 있다. 반사 미러(142)는 카메라 바디의 공간을 활용하기 위해 빛의 경로를 변경시키는 목적으로 배치될 수 있다. 제2 렌즈(143)는 광을 위상차 AF 센서(144)에 결상시킬 수 있다. 위상차 AF 센서(144)는 특정 영역에 배치된 복수개의 광전소자들로 구성되어, 광전소자들의 출력을 비교하여 피사체의 초점이 맞는지 여부를 검출할 수 있다.
이미지 센서(150)는 촬영 렌즈(110)를 통과하여 입사되는 광을 전기 신호로 변환할 수 있다. 이때, 이미지 센서(150)는 전하 결합 소자(Charge Coupled Devcie, CCD)와 금속 산화물 반도체(Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS)로 구분될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 상기 전하 결합 소자는 전하의 축적과 전송을 이용한 기록소자로, 약한 빛에도 민감하게 반응하여 이미지 품질이 높다. 전하 결합 소자의 특징은 구조가 단순하기 때문에 고밀도 집적이 가능하며, 저 소비전력의 휘발성 소자이다. 또한, 전하 결합 소자는 실리콘 기판상에 얇은 산화막을 형성하고, 그 위에 다수의 전극을 나열한 간단한 구조이다. 한편, 금속 산화물 반도체는 저소비 전력형의 촬상 소자로, 전하 결합 소자에 비해 약 10분의 1의 소비 전력, 3.3V 단일 전원, 주변 회로와의 일체화도 가능하다.
LCD(Liguid Crystal Display)(160)는 영상신호를 전송받아 화면상에 표시하고, 저장된 정지영상 또는 동영상 파일을 화면상에 표시하며, 각종 메뉴 화면을 표시하는 등 카메라 장치(100)와 관련된 정보를 표시할 수 있는 구성으로, 이에 한정되지 않고 상술한 정보 표시 기능이 가능한 다른 구성으로 대체 가능하다.
이때, LCD(160)는 액정표시장치 또는 액정디스플레이라고 하며, CRT와는 달리 자기발광성이 없어 후광이 필요하지만 동작 전압이 낮아서 소비전력이 적고 휴대용으로 쓰일 수 있기 때문에 다양한 제품에 적용될 수 있다. LCD(160)는 구조에 따라서 수동형(Passive-matrix)과 능동형(Active-matrix)으로 나눌 수 있다. 수동형은 TN-LCD를 기준으로 STN(Super-Twisted Nematic), DSTN(Double-layer STN), CSTN(Color-STN) 등이 있으며, 능동형에 비해 응답속도가 느리고 높은 해상도를 만들기 어렵다는 문제점이 있다. 한편, 능동형은 TFT(Thin-Film Transistor, 박막트랜지스터)가 있다. 박막트랜지스터 액정디스플레이는 박막트랜지스터와 화소 전극이 배열된 하판과 색상을 나타내기 위한 컬러 필터 및 공통 전극으로 구성된 상판, 그리고 이 두 유리기판 사이에 채워져 있는 액정으로 구성될 수 있다. 두 유리기판의 양쪽 면에는 가시광선(예를 들어, 자연광)을 선평광하여 주는 편광판이 각각 부착되어 있다. 상하판 전극 사이에 배치되는 액정으로 인해 축전기(Capacitor) 및 보조 축전기가 형성되고, 이 곳에 영상 정보가 저장될 수 있다. 화소를 이루고 있는 TFT의 게이트에 전압을 인가하여 트랜지스터를 턴온(Turn-on) 상태로 만들면 액정에 영상전압이 입력될 수 있는 상태가 된다. 그리고 영상전압을 인가하여 액정에 영상정보를 저장한 뒤 트랜지스터를 턴오프(Turn-off)하면 액정 충전기 및 보조 충전기에 저장된 전하가 일정한 시간 동안 영상 이미지를 표시하도록 할 수 있다. 액정에 전압을 인가하면 액정의 배열이 변화하는데 이 상태의 액정에 빛이 지나가면 회절이 일어나고, 이 빛을 편광판에 투과시켜 원하는 영상을 얻을 수 있는 것이다.
적외선 보조 광원부(170)는 보조 적외선 광을 방출할 수 있다. 이때, 적외선 보조 광원부(170)는 위상차 AF 센서 모듈(140)로 입사되는 광의 광량이 기준치 이하인 경우 적외선 광을 방출하기 위한 구성으로, 위상차 AF 센서 모듈(140)로의 광 방출이 가능한 위치라면 카메라 장치(100) 어디에든 위치할 수 있다. 예를 들어, 적외선 보조 광원부(170)는 카메라 장치(100) 내부 중 위상차 AF 센서 모듈(140)에 대향되는 위치에 구비될 수 있다.
도 3은 카메라의 오토 포커스 시스템 구성의 일 실시예를 나타내는 도면이고, 도 4는 이미지 센서의 분광특성을 설명하기 위한 도면이다. 이때, 상술한 도 1 내지 도 2의 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 3에서 도시하는 바와 같이, 오토 포커스 시스템(200)은 촬영 렌즈(210), 반사형 적외선 차단필터(220), 흡수형 적외선 차단필터(230), 위상차 AF 센서 모듈(240), 제어부(250), 촬상부(260), 신호 처리부(270) 및 적외선 보조 광원부(280)를 포함할 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 촬영 렌즈(210)는 외부 광원으로부터 빛을 받아 영상을 처리할 수 있다. 촬영 렌즈(210)는 입사하는 가시광을 집광하는 적어도 하나의 렌즈를 포함할 수 있으며, 렌즈의 개수는 용도 및 필요에 따라 변경될 수 있다.
카메라 장치(100)에서 필터는 촬영 렌즈(210)에 의해서 집광된 가시광을 필터링하여 소정 파장 대역의 가시광만을 통과시킬 수 있도록 하는 구성으로, 적외선 차단필터(IR Cut Filter)는 입사되는 가시광 중 적외선 파장 대역을 필터링할 수 있다. 후술하는 반사형 적외선 차단필터(220)는 촬영 렌즈(210)를 통해 입사되는 광중 적외선 파장 대역의 광은 위상차 AF 센서 모듈(240)로 반사시킬 수 있다.
반사형 적외선 차단필터(220)는 광축상에 배치되어 촬영 렌즈(210)를 통해 입사되는 광 중 일부는 위상차 AF 센서 모듈(240)로 반사시키고 나머지 일부는 투과시킬 수 있다. 도 1에서 도시하는 바와 같이, 반사형 적외선 차단필터(120)는 입사되는 광이 위상차 AF 센서 모듈(140)로 전달되도록 임의의 경사각도를 갖게 배치될 수 있다.
반사형 적외선 차단필터(220)는 입사되는 광 중 적외선 파장 대역의 광을 위상차 AF 센서 모듈(240)로 반사키시고, 적외선 파장 대역외 광을 통과시킬 수 있다. 예를 들어, 도 2에서 도시하는 바와 같이, 입사되는 광은 반사형 적외선 차단필터(120)를 통해 적외선 파장 대역 광은 위상차 AF 데이터로 위상차 AF 센서 모듈(140)로 반사되고, 적외선 파장 대역외 광은 통과되어 흡수형 적외선 차단필터(130) 및 이미지 센서(150)로 전달될 수 있다. 이때, 적외선 파장 대역외 광은 가시광선 대역의 광이거나, 단파장 대역의 광일 수 있다.
흡수형 적외선 차단필터(230)는 광축상에 배치되어 반사형 적외선 차단필터(220)를 투과하는 광의 필터링을 수행할 수 있다. 이때, 흡수형 적외선 차단필터(230)는 반사형 적외선 차단필터(220)의 경사각도에 따라 광의 필터링 파장대를 조정할 수 있다.
반사형 적외선 차단필터(220)는 입사광 대비 경사각도를 가지게 됨으로 수직으로 세웠을 때 대비 투과율 자체는 크게 변하지 않지만 입사각도에 따라 도 4에서 도시하는 바와 같이, 파장 시프트(Shift) 즉 분광특성의 차이가 발생하여 쉐이딩(Shading) 특성이 저하되는 문제가 발생하게 될 수 있는데, 이를 흡수형 적외선 차단필터(230)에서 다시 한번 필터링하여 원하지 않는 파장대를 잘라내어 쉐이딩 특성이 저하되지 않도록 하는 것이다.
도 1에서 도시하는 바와 같이, 흡수형 적외선 차단필터(160)는 이미지 센서(150)와 반사형 적외선 차단필터(120) 사이에 배치되되 이미지 센서(150)와 대향되어 평행하게 배치될 수 있다.
또한, 적외선 파장 대역의 광이 반사형 적외선 차단필터(220)를 통과하는 경우, 흡수형 적외선 차단필터(230)는 반사형 적외선 차단필터(220)를 통과한 적외선 파장 대역의 광을 2차로 차단할 수 있다.
위상차 AF(Auto Focus) 센서 모듈(240)은 반사형 적외선 차단필터(220)를 통해 입사되는 광을 수신할 수 있다.
제어부(250)는 위상차 AF 센서 모듈(240)과 연결되어 반사형 적외선 차단필터(220)로부터 입사되는 광을 통해 피사체에 대한 오토 포커싱을 수행할 수 있다. 이때, 오토 포커싱은 촬영하고자 하는 피사체를 향햐여 구도를 설정한 다음, 셔터-릴리즈 버튼(Shutter-Release Button)이 작동하기만 하면 자동으로 초점을 맞추어서 촬영이 이루어지도록 하는 것이다. 오토 포커스 방식은 크게 능동적 시스템과 수동적 시스템으로 분류될 수 있다. 능동적 시스템은 거리 측정을 위해 카메라 장치가 초음파나 적외선을 방출하는 방식이고, 수동적 시스템은 피사체로부터 자연적으로 반사된 빛을 이용하여 초점을 맞추는 방식이다. 이때, 오토 포커스는 높은 콘트라스트, 높은 신호대 잡음비의 조건일 때 성공적으로 이루어진다. 만약, 콘트라스트가 낮거나 신호대 잡음비가 낮을 경우에는 저휘도에서 오토 포커스가 제대로 이루어지지 않을 수 있다. 본 발명에 의한 카메라 장치(100)는 반사형 적외선 차단필터(220)를 통해 광을 위상차 AF 센서 모듈(240) 측으로 반사시켜 위상차 AF 데이터로 활용하기 때문에, 저조도 상황에서도 종래에 비해 촬영 이미지 결과에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 제어부(250)는 오토 포커싱 수행 결과에 따라 검출된 초점거리를 기초로 촬영 렌즈(210)의 이동을 제어할 수 있다.
촬상부(260)는 흡수형 적외선 차단필터(230)를 통과하여 입사되는 광을 전기적 신호로 변환할 수 있다. 이때, 촬상부(260)는 이미지 센서(Image Sensor)일 수 있다. 상기 이미지 센서는 영상 검지 디바이스로서, CCD의 경우에는 동전 크기의 칩에 10만 개 이상의 검지 요소를 가지고 있으며, 칩 면에 초점을 맺는 영상이 개개의 요소상에 전하 패킷으로 축적된다. 이들 패킷은 전하 전송 기구에 의해 고속으로 출력되어 변환 처리된 후에 영상으로서 표시된다. CCD에서의 요소는 검출 어레이로서 축적, 출력 등을 위하여 영역을 나누어 사용된다.
신호 처리부(270)는 촬상부(260)에서 출력된 전기적 신호에 대해 이득 조정, 잡음 제거, 감마보정, 휘도신호 분리 및 영상신호 압축 등의 신호처리를 수행할 수 있다.
적외선 보조 광원부(280)는 보조 적외선 광을 방출할 수 있다. 이때, 제어부(250)는 위상차 AF 센서 모듈(240)로 입사되는 광의 광량이 기준치 이하인 경우, 적외선 보조 광원부(280)를 구동시켜 보조 적외선 광을 방출하도록 제어할 수 있다. 이를 위해, 적외선 보조 광원부(280)는 카메라 장치(100) 내 위상차 AF 센서 모듈(240)로 적외선 광을 전달할 수 있는 위치에 구비될 수 있다. 상술한 기준치는 위상차 AF 센서 모듈(240)에서 오토포커싱을 수행하기 위해 요구되는 광량 기준치를 의미하는 것으로 운용자에 의해서 임의로 설정될 수 있다.
도 5는 카메라의 오토 포커스 방법을 설명하기 위한 흐름도로서, 상술한 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.
먼 저, 오토 포커스 시스템(200)의 반사형 적외선 차단필터(220)는 촬영 렌즈(210)를 통해 광이 입사되면, 1차 필터링을 수행하여 적외선 파장 대역외 광은 통과시키고, 적외선 파장 대역 광은 위상차 AF 센서 모듈(240)로 반사시킬 수 있다(S101, S103).
예를 들어, 도 2에서 도시하는 바와 같이, 반사형 적외선 차단필터(120)를 통해 입사되는 광 중 적외선 파장 대역은 위상차 AF 데이터로 위상차 AF 센서 모듈(140)로 반사되고, 적외선 파장 대역외 광은 통과되어 흡수형 적외선 차단필터(130) 및 이미지 센서(150)로 전달될 수 있다. 이때, 적외선 파장 대역외 광은 가시광선 대역의 광이거나, 단파장 대역의 광일 수 있다.
다음, 위상차 AF 센서 모듈(240)은 적외선 차단필터(220)를 통해 1차 필터링 절차에 따라 반사되는 적외선 파장 대역을 수신할 수 있다(S105).
이후, 오토 포커스 시스템(200)의 제어부(250)는 단계 S105에서 위상차 AF 센서 모듈(240)로 입사되는 광의 광량이 기준치 이하인지 여부를 확인할 수 있다(S107).
단계 S107의 확인 결과, 광량이 기준치 이하가 아닌 경우, 제어부(250)는 입사되는 광을 통해 피사체에 대한 오토 포커싱을 수행하고, 수행 결과에 따라 촬영 렌즈(210)의 이동을 제어할 수 있다(S109, S111).
이때, 오토 포커싱은 촬영하고자 하는 피사체를 향햐여 구도를 설정한 다음, 셔터-릴리즈 버튼(Shutter-Release Button)이 작동하기만 하면 자동으로 초점을 맞추어서 촬영이 이루어지도록 하는 것이다. 오토 포커스 방식은 크게 능동적 시스템과 수동적 시스템으로 분류될 수 있다. 능동적 시스템은 거리 측정을 위해 카메라 장치가 초음파나 적외선을 방출하는 방식이고, 수동적 시스템은 피사체로부터 자연적으로 반사된 빛을 이용하여 초점을 맞추는 방식이다. 이때, 오토 포커스는 높은 콘트라스트, 높은 신호대 잡음비의 조건일 때 성공적으로 이루어진다. 만약, 콘트라스트가 낮거나 신호대 잡음비가 낮을 경우에는 저휘도에서 오토 포커스가 제대로 이루어지지 않을 수 있다. 본 발명에 의한 카메라 장치(100)는 반사형 적외선 차단필터(120)를 통해 광을 위상차 AF 센서 모듈(140) 측으로 반사시켜 위상차 AF 데이터로 활용하기 때문에, 저조도 상황에서도 종래에 비해 촬영 이미지 결과에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
만약, 단계 S107의 확인 결과, 광량이 기준치 이하인 경우, 제어부(250)는 적외선 보조 광원부(280)를 구동시켜 보조 적외선 광을 방출하도록 제어할 수 있다(S113).
일반적으로 DSLR 카메라(미도시)는 미러 구조로 인해 캡쳐(Capture)시 미러를 상승 또는 하강시키는 형태로 구조가 복잡할 뿐만 아니라 신뢰성을 확보하기도 어렵고 또한 본체 크기가 크다는 문제점을 보유하고 있다. 또한, 광학식 뷰 파인더(Viewfinder)의 경우, 전반사 거울과 펜타프리즘의 조합에 의해 구현되므로 복잡한 기술을 적용해야 한다. 이에 더하여, 펜타프리즘의 단가가 상대적으로 높기 때문에 최고급 카메라들에서만 채용되어야 한다는 한계점이 있다.
또한, DSLT 카메라(미도시)는 DSLR 카메라에 비해 미러의 빠르고 정교한 상하 움직임을 컨트롤하지 않아도 되기 때문에 연사속도가 좋고 라이브뷰 모드에서도 위상차 AF(Auto Focus)를 동작시킬 수 있어 어떤 상황에서든 오토 포커스가 가능하고, 흔들리지 않는 사진을 찍을 수 있다는 장점이 있지만, 고정 반투명 미러를 사용함으로써 광량 손실에 의한 이미지 품질의 저하를 가져오는 단점이 있다.
또한, 콤팩트 카메라(미도시)는 이미지 센서가 작다는 한계 때문에 DSLR 카메라에 비해 화질이 떨어질 수 밖에 없고, 전자식 뷰 파인더를 보고 촬영하기 때문에 전력 소모량이 많으며 미러가 없기 때문에 광학식 뷰 파인더를 구현하기 어렵다는 문제점이 있다.
이에 반해, 발명의 일 실시예에 의한 카메라 장치(100)는 미러의 빠르고 정교한 상하 움직임을 제어하지 않아도 되기 때문에, 연사속도가 종래에 비해 빠르다. 또한, 카메라 장치(100)는 라이브뷰 모드에서도 위상차 AF 센서 모듈을 동작시킬 수 있기 때문에, 저조도 상황에서도 사람의 육안으로 보이지 않는 적외선 보조 광원이 켜져 충분한 AF 위상차 데이터를 제공받을 수 있어 어떤 상황에서든지 이미지 품질의 저하 없이 오토 포커스가 가능하고, 흔들리지 않는 사진을 촬영할 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
100 : 카메라 장치
110, 210 : 촬영 렌즈
120 : 반사형 적외선 차단필터
130 : 흡수형 적외선 차단필터
150 : 이미지 센서
160 : LCD
170, 280 : 적외선 보조 광원부
200 : 오토 포커스 시스템
220 : 반사형 적외선 차단필터
230 : 흡수형 적외선 차단필터
240 : 위상차 AF 센서 모듈
250 : 제어부
260 : 촬상부
270 : 신호 처리부
110, 210 : 촬영 렌즈
120 : 반사형 적외선 차단필터
130 : 흡수형 적외선 차단필터
150 : 이미지 센서
160 : LCD
170, 280 : 적외선 보조 광원부
200 : 오토 포커스 시스템
220 : 반사형 적외선 차단필터
230 : 흡수형 적외선 차단필터
240 : 위상차 AF 센서 모듈
250 : 제어부
260 : 촬상부
270 : 신호 처리부
Claims (15)
- 이미지 센서;
광축상에 배치되어 촬영 렌즈를 통해 입사되는 광 중 일부는 위상차 AF 센서 모듈로 반사시키고 나머지 일부는 투과시키는 반사형 적외선 차단필터;
광축상에 배치되되 상기 이미지 센서와 상기 반사형 적외선 차단필터 사이에 배치되어 상기 반사형 적외선 차단필터를 투과하는 광의 필터링을 수행하는 흡수형 적외선 차단필터; 및
상기 반사형 적외선 차단필터를 통해 입사되는 광을 이용하여 피사체의 오토 포커싱을 수행하는 위상차 AF 센서 모듈;
을 포함하는 카메라 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 반사형 적외선 차단필터는,
상기 입사되는 광이 상기 위상차 AF 센서 모듈로 전달되도록 임의의 경사각도를 갖게 배치된 카메라 장치.
- 청구항 2에 있어서,
상기 흡수형 적외선 차단필터는 상기 반사형 적외선 차단필터의 경사각도에 따라 광의 필터링 파장대를 조정하는 카메라 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 흡수형 적외선 차단필터는,
상기 이미지 센서와 상기 반사형 적외선 차단필터 사이에 배치되되 상기 이미지 센서와 대향되어 평행하게 배치되는 카메라 장치.
- 청구항 1에 있어서,
보조 적외선 광을 방출하는 적외선 보조 광원부;
를 더 포함하는 카메라 장치.
- 광축상에 배치되어 촬영 렌즈를 통해 입사되는 광 중 일부는 위상차 AF 센서 모듈로 반사시키고 나머지 일부는 투과시키는 반사형 적외선 차단필터;
광축상에 배치되어 상기 반사형 적외선 차단필터를 투과하는 광의 필터링을 수행하는 흡수형 적외선 차단필터;
상기 반사형 적외선 차단필터를 통해 입사되는 광을 수신하는 위상차 AF 센서 모듈; 및
상기 위상차 AF 센서 모듈과 연결되어 상기 반사형 적외선 차단필터로부터 입사되는 광을 통해 피사체에 대한 오토 포커싱을 수행하는 제어부;
를 포함하는 카메라의 오토 포커스 시스템.
- 청구항 6에 있어서,
상기 반사형 적외선 차단필터는,
상기 입사되는 광이 상기 위상차 AF 센서 모듈로 전달되도록 임의의 경사각도를 갖게 배치된 카메라의 오토 포커스 시스템.
- 청구항 7에 있어서,
상기 흡수형 적외선 차단필터는 상기 반사형 적외선 차단필터의 경사각도에 따라 광의 필터링 파장대를 조정하는 카메라의 오토 포커스 시스템.
- 청구항 6에 있어서,
상기 반사형 적외선 차단필터는 상기 입사되는 광 중 적외선 파장 대역의 광을 상기 위상차 AF 센서 모듈로 반사키시고, 적외선 파장 대역외 광을 통과시키는 카메라의 오토 포커스 시스템.
- 청구항 9에 있어서,
적외선 파장 대역 광이 상기 반사형 적외선 차단필터를 통과하는 경우,
상기 흡수형 적외선 차단필터는,
상기 반사형 적외선 차단필터를 통과한 적외선 파장 대역의 광을 2차로 차단하는 카메라의 오토 포커스 시스템.
- 청구항 6에 있어서,
상기 흡수형 적외선 차단필터를 통과하여 입사되는 광을 전기적 신호로 변환하는 촬상부;
를 더 포함하는 카메라의 오토 포커스 시스템.
- 청구항 11에 있어서,
상기 촬상부는 이미지 센서일 수 있으며,
상기 흡수형 적외선 차단필터는,
상기 이미지 센서와 상기 반사형 적외선 차단필터 사이에 배치되되 상기 이미지 센서와 대향되어 평행하게 배치되는 카메라의 오토 포커스 시스템.
- 청구항 6에 있어서,
상기 제어부는,
상기 오토 포커싱 수행 결과에 따라 검출된 초점거리를 기초로 상기 촬영 렌즈의 이동을 제어하는 카메라의 오토 포커스 시스템.
- 청구항 6에 있어서,
보조 적외선 광을 방출하는 적외선 보조 광원부;
를 더 포함하는 카메라의 오토 포커스 시스템.
- 청구항 14에 있어서,
상기 제어부는,
상기 위상차 AF 센서 모듈로 입사되는 광의 광량이 기준치 이하인 경우, 상기 적외선 보조 광원부를 구동시켜 보조 적외선 광을 방출하도록 제어하는 카메라의 오토 포커스 시스템.
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