THine Value 4K화질, PDAF대응UVC카메라 키트, 카메라 탑재기기의 PoC조기착수가 가능해졌다.
2021.09.10
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카메라 기능을 탑재한 전자기기는 지속적으로 증가해가고 있다. 스마트폰이나 테블릿 단말기, 디지털 카메라뿐만이 아닌 산업기기나 의료기기, 자동차, 감시기기, 교육기기, 드론등에도 카메라기능이 탑재되어 있다. 카메라기능의 탑재가 당연시되고 있다고 해도 과언이 아니다. 앞으로 이러한 경향은 계속될것이다. 오히려 카메라기능을 탑재한 전자기기는 가속해갈것이다.
「카메라 투성인 세상」은 머지않아 현실이 된다. 하지만, 일말의 불안한 요소가 있는것도 사실이다. 그것은, 카메라기능을 탑재한 전자기기를 개발하는 작업의 난이도가 높아지며 생기는 불안요소다. CMOS이미지센서를 탑재한 카메라 모듈에서는 MIPI인터페이스를 경유하여 영상/화상신호가 출력된다. 하지만, 이 신호만으로는 디스플레이에 표시를 할수가 없다. 다양한 신호처리가 필요해진다. 이 신호처리에 대한 개발작업이 꽤나 어렵다.
물론, 경험이 풍부한 숙련된 엔지니어라면 어려움 없이 대응이 가능하겠지만, 그러한 엔지니어가 모든 전자기기 회사에서 근무하고 있지는 않다. 만약, 숙련된 엔지니어가 없다면, 좋은 아이디어의 제품이 기획되었다 하더라도, 그것을 상품으로서 세상에 알릴수 없다. 이렇게 해서는 「카메라 투성인 세상」 도래에 상당히 뒤처질지 모른다.
「카메라 투성인 세상」은 머지않아 현실이 된다. 하지만, 일말의 불안한 요소가 있는것도 사실이다. 그것은, 카메라기능을 탑재한 전자기기를 개발하는 작업의 난이도가 높아지며 생기는 불안요소다. CMOS이미지센서를 탑재한 카메라 모듈에서는 MIPI인터페이스를 경유하여 영상/화상신호가 출력된다. 하지만, 이 신호만으로는 디스플레이에 표시를 할수가 없다. 다양한 신호처리가 필요해진다. 이 신호처리에 대한 개발작업이 꽤나 어렵다.
물론, 경험이 풍부한 숙련된 엔지니어라면 어려움 없이 대응이 가능하겠지만, 그러한 엔지니어가 모든 전자기기 회사에서 근무하고 있지는 않다. 만약, 숙련된 엔지니어가 없다면, 좋은 아이디어의 제품이 기획되었다 하더라도, 그것을 상품으로서 세상에 알릴수 없다. 이렇게 해서는 「카메라 투성인 세상」 도래에 상당히 뒤처질지 모른다.
상자를 열면 바로 사용할수 있다.
실제, 해외의 산업용 전자기기 회사를 중심으로, 「즉시 영상 및 화상을 표시할수 있는 카메라 시스템이 있었으면 좋겠다 라는 의견이 올라와 있었다」（영업부 프로덕트매니저kuwayama Katsumi). 지금까지는, 그러한 카메라 시스템을 입수할수 없어서 최종제품인 웹카메라를 시장에서 구입하여, 설계중인 전자기기에 조합하여 PoC（Proof of Concept)검토하는 업체가 적지않았다. 하지만, 타사제품을 자사제품에 조합하여 판매를할수는 없다. 또한, 웹카메라는 본래 최종제품이기 때문에 가격이 꽤 비싸다. 라는문제가 있었다. 자인일렉트로닉스는 이러한 문제를 해결하기 위해, 카메라 기능을탑재한 전자기기의 개발을 위한, 카메라 키트 THSCU101」를 개발하였다.（그림1）
이 키트는 CMOS이미지 센서를 탑재한 카메라 보드와, 삼각대 고정용 나사구멍이 달린 아크릴 보호커버, USB케이블로 구성되어 있다. 카메라 보드는, USB인터페이스를 통해 영상신호 및 제어신호를 전송하는 방식을 규정한「UVC（USB Video Class）」 사양에 준거한다. 그렇기 때문에 전용의 드라이버, 소프트웨어를 준비하지 않아도 PC에 직접 접속해서 영상을 표시할수 있다. 「UVC카메라」인것이다. 따라서, 카메라 키트를 구입해서 상자를 열면, 바로 카메라 기능을 이용할수 있다. 시간을 들이지 않고 PoC로 착수할수 있게 된다.
카메라 보드의 형상은 정방형과 흡사하고, 사이즈는 35mm×36mm×1.2mm로 작다. 이로인해 설계대상이 되는 전자기기에 그대로 조립되는 경우도 많다. 하지만, 전자 기기에 따라서는 긴 형상이 아니면 조립이 안되는 케이스도 있다.「그러한 케이스도 당사에 상담요청을 하면 다양한 형태의 커스터마이즈 대응이 가능하다」(kuwayama).
주된 어플리케이션으로는 창고나 공장, 슈퍼마켓등에서 사용되는 상품관리용 카메라나 바코드용 핸디터미널, 패스포트나 운전면허증등과 같은 ID인식용 카메라, 사람이동이나 동선 모니터링용 카메라, 산업용 AR（확장현실）카메라, 교육용 서화카메라등을 상정 할수있다.
그림1 발매중인 UVC카메라 키트
이 키트는 CMOS이미지 센서를 탑재한 카메라 보드와, 삼각대 고정용 나사구멍이 달린 아크릴 보호커버, USB케이블로 구성되어 있다. 카메라 보드는, USB인터페이스를 통해 영상신호 및 제어신호를 전송하는 방식을 규정한「UVC（USB Video Class）」 사양에 준거한다. 그렇기 때문에 전용의 드라이버, 소프트웨어를 준비하지 않아도 PC에 직접 접속해서 영상을 표시할수 있다. 「UVC카메라」인것이다. 따라서, 카메라 키트를 구입해서 상자를 열면, 바로 카메라 기능을 이용할수 있다. 시간을 들이지 않고 PoC로 착수할수 있게 된다.
카메라 보드의 형상은 정방형과 흡사하고, 사이즈는 35mm×36mm×1.2mm로 작다. 이로인해 설계대상이 되는 전자기기에 그대로 조립되는 경우도 많다. 하지만, 전자 기기에 따라서는 긴 형상이 아니면 조립이 안되는 케이스도 있다.「그러한 케이스도 당사에 상담요청을 하면 다양한 형태의 커스터마이즈 대응이 가능하다」(kuwayama).
주된 어플리케이션으로는 창고나 공장, 슈퍼마켓등에서 사용되는 상품관리용 카메라나 바코드용 핸디터미널, 패스포트나 운전면허증등과 같은 ID인식용 카메라, 사람이동이나 동선 모니터링용 카메라, 산업용 AR（확장현실）카메라, 교육용 서화카메라등을 상정 할수있다.
4K, PDAF대응은 업계최초
CMOS이미지센서는, 소니의「IMX258」을 채용하였다. 화소수는 약 1300만화소 (4224×3192)이고, 최대 30프레임/초（3840×2160화소 출력시）이 대응가능하다（표1）
다시말해 4K해상도의 영상과 화상을 촬영할수 있다는 것이다.
오포포커스 기능은, 일반적인 콘트라스트 방식과 위상차검출방식（PDAF：Phase Detection Auto Focus）을 지원하고 있다. PDAF를 사용하면, 콘트라스트 방식에 비해 아주 빠른 스피드로 촛점을 맞출수 있다. 패스포트나 운전면허증과 같은 ID정보나 바코드등, 단시간에 정보를 읽어들여야 하는 용도에 적용가능하다. 4K해상도의 영상/ 화상을 촬영할수 있으며, PDAF가 지원되는 카메라 개발키트 제품화는 업계최초이다.
카메라 보드에는, CMOS이미지센서나, 렌즈를 탑재한 카메라모듈외에도, 자인 일렉트로닉스의 화상처리 프로세서(ISP)「THP7312」와, 미국의Cypress Semiconductor （Infineon Technologies）의 USB3.0지원 컨트롤러 IC「CX3」, 플래시 메모리등을 탑재하고 있다（그림2）. 전원은, USB인터페이스를 통해 공급한다. USB케이블의 길이는 1m. USB커넥터 형상은 카메라 보드쪽이 micro B이고, PC쪽이 Type-A이다.
다시말해 4K해상도의 영상과 화상을 촬영할수 있다는 것이다.
표1 대응하는 화소수와 프레임속도
오포포커스 기능은, 일반적인 콘트라스트 방식과 위상차검출방식（PDAF：Phase Detection Auto Focus）을 지원하고 있다. PDAF를 사용하면, 콘트라스트 방식에 비해 아주 빠른 스피드로 촛점을 맞출수 있다. 패스포트나 운전면허증과 같은 ID정보나 바코드등, 단시간에 정보를 읽어들여야 하는 용도에 적용가능하다. 4K해상도의 영상/ 화상을 촬영할수 있으며, PDAF가 지원되는 카메라 개발키트 제품화는 업계최초이다.
카메라 보드에는, CMOS이미지센서나, 렌즈를 탑재한 카메라모듈외에도, 자인 일렉트로닉스의 화상처리 프로세서(ISP)「THP7312」와, 미국의Cypress Semiconductor （Infineon Technologies）의 USB3.0지원 컨트롤러 IC「CX3」, 플래시 메모리등을 탑재하고 있다（그림2）. 전원은, USB인터페이스를 통해 공급한다. USB케이블의 길이는 1m. USB커넥터 형상은 카메라 보드쪽이 micro B이고, PC쪽이 Type-A이다.
그림2 카메라보드
개체차를 흡수하는 구조 도입
발매한 카메라 키트에서 촬영할수 있는 영상/화상의 화질은, 디폴터로 「평균점」로 설정되어 있다. 다시말해, 전자기기 회사의 대부분이 만족할수 있으며, 그대로 어플리케이션에 적용할수 있는 정도의 화질이기 때문이다.
하지만, 전자기기 메이커에 따라서는 「더욱 화려하게」「보다 붉은 색감을」「밝기를 강조하고 싶다」등과 같은 요망이 있는 경우도 적지않다. 발매한 카메라 키트는 이러한 요망에 부응하도록 준비되었다. 예를들면, 촬영한 영상/화상의 밝기나 컨트라스트, 색상, 화이트바란스, 노광시간등은 UVC기능을 이용하여 조정가능하다. 즉, PC상에서 파라미터를 설정하면 USB인터페이스를 통해 변경할수 있다.
또한, UVC로 대응하지 않는 파라미터를 설정/변경하는 확장기능도 준비하였다. USB3.0컨트롤러 IC의 펌웨어를 다시 쓰거나 , 그 IC의 레지스터를 직접변경하여 실현 한다. 이 확장기능을 사용하면 노출값 보정이나 형광등의 플리커 캔슬, 오토포커스의 모드변경등을 설정/변경할수 있다.
보다 상세한 설정을 필요로 하는 전자기기 메이커는 자인일렉트로닉스가 제공하는 카메라 개발기트（CDK）를 이용하면 된다. CDK를 사용하여 ISP의 펌웨어를 변경하고, 그것을 USB인터페이스를 통해 카메라보드의 플래시 메모리에 써넣는다. 그렇게 하면, 자동노출의 판단을 움직임을 우선시할지, 게인을 우선시할지, 자동노광이나 오토 포커스의 타겟을 화면의 어떤 부분으로 할지등, 색감의 조정을 실행할수 있다.
이외에, 발매중인 카메라 키트에는 카메라모듈의 개체차를 조정하는 기능을 준비 하였다. 일반적으로 카메라모듈은 CMOS이미지센서나 렌즈특성에 편차가 있어, 색감이나 밝기, 렌즈의 쉐이딩 특성등이 개체별로 모두 다르다. 이번 카메라키트는 특성을 측정하여, 그 결과에서 구해진 보정계수를 카메라모듈에 내장한EEPROM에 써넣는다. 시스템 기동시에, ISP가 이 데이터를 읽어들여, 출력된 영상/화상신호를 보정하는것으로 카메라모듈의 개체차를 억제할수 있는것이다. 「용도에 따라서는 촬영한 영상의 약간의 차이도 용납이 안된다. 이 때문에 그러한 개체차 조정에 상당히 많은 시간을 소비하고 있는 실정이다. 하지만, 이번 카메라 키트를 사용하면 조정작업이 불필요해진다. 」（kuwayama）
하지만, 전자기기 메이커에 따라서는 「더욱 화려하게」「보다 붉은 색감을」「밝기를 강조하고 싶다」등과 같은 요망이 있는 경우도 적지않다. 발매한 카메라 키트는 이러한 요망에 부응하도록 준비되었다. 예를들면, 촬영한 영상/화상의 밝기나 컨트라스트, 색상, 화이트바란스, 노광시간등은 UVC기능을 이용하여 조정가능하다. 즉, PC상에서 파라미터를 설정하면 USB인터페이스를 통해 변경할수 있다.
또한, UVC로 대응하지 않는 파라미터를 설정/변경하는 확장기능도 준비하였다. USB3.0컨트롤러 IC의 펌웨어를 다시 쓰거나 , 그 IC의 레지스터를 직접변경하여 실현 한다. 이 확장기능을 사용하면 노출값 보정이나 형광등의 플리커 캔슬, 오토포커스의 모드변경등을 설정/변경할수 있다.
보다 상세한 설정을 필요로 하는 전자기기 메이커는 자인일렉트로닉스가 제공하는 카메라 개발기트（CDK）를 이용하면 된다. CDK를 사용하여 ISP의 펌웨어를 변경하고, 그것을 USB인터페이스를 통해 카메라보드의 플래시 메모리에 써넣는다. 그렇게 하면, 자동노출의 판단을 움직임을 우선시할지, 게인을 우선시할지, 자동노광이나 오토 포커스의 타겟을 화면의 어떤 부분으로 할지등, 색감의 조정을 실행할수 있다.
이외에, 발매중인 카메라 키트에는 카메라모듈의 개체차를 조정하는 기능을 준비 하였다. 일반적으로 카메라모듈은 CMOS이미지센서나 렌즈특성에 편차가 있어, 색감이나 밝기, 렌즈의 쉐이딩 특성등이 개체별로 모두 다르다. 이번 카메라키트는 특성을 측정하여, 그 결과에서 구해진 보정계수를 카메라모듈에 내장한EEPROM에 써넣는다. 시스템 기동시에, ISP가 이 데이터를 읽어들여, 출력된 영상/화상신호를 보정하는것으로 카메라모듈의 개체차를 억제할수 있는것이다. 「용도에 따라서는 촬영한 영상의 약간의 차이도 용납이 안된다. 이 때문에 그러한 개체차 조정에 상당히 많은 시간을 소비하고 있는 실정이다. 하지만, 이번 카메라 키트를 사용하면 조정작업이 불필요해진다. 」（kuwayama）
제품라인업 확충에
카메라 키트는 이미 미국 Digi-Key Electronics사의 인터넷 사이트에서 판매를 시작하고있다. 가격은 약 2만8000엔이다.＜구입은 여기에서＞
금후, 카메라 키트의 제품라인업을 확출할 계획이다. 구체적으로는, 탑재하는CMOS이미지 센서의 특성이 다른 카메라 키트를 제품화 할 생각이다.「이번 카메라 키트는 화소 Pitch가 약1.1μm로서 작은 모바일기기용 CMOS 이미지센서를 채용하고 있어, 어두운 장소에서 촬영하는 케이스가 많은 감시 카메라 등과 같은 어플리케이션에는 최적이라고 볼수는 없다. 차기제품에서는 화소 Pitch가 큰 CMOS이미지 센서를 채용할 예정이다. （kuwayama）
이상.
금후, 카메라 키트의 제품라인업을 확출할 계획이다. 구체적으로는, 탑재하는CMOS이미지 센서의 특성이 다른 카메라 키트를 제품화 할 생각이다.「이번 카메라 키트는 화소 Pitch가 약1.1μm로서 작은 모바일기기용 CMOS 이미지센서를 채용하고 있어, 어두운 장소에서 촬영하는 케이스가 많은 감시 카메라 등과 같은 어플리케이션에는 최적이라고 볼수는 없다. 차기제품에서는 화소 Pitch가 큰 CMOS이미지 센서를 채용할 예정이다. （kuwayama）
이상.
※상세한 정보가 필요하시면 하기를 참조해 주시기 바랍니다.
13M pixel PDAF UVC Camera (THSCU101) — THine Solutions
13M pixel PDAF UVC Camera (THSCU101) — THine Solutions