KR100704982B1 - 듀얼 촬상기능을 구비한 휴대용 단말기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 카메라 모듈의 하드웨어 설계 및 카메라 I/O의 단순한 인터페이스와 같은 회로 설계를 단순화시킬 수 있으며, 단 한번의 화질 튜닝 적용으로 제품 개발에 대한 기간을 단축시킬 수 있는, 하나의 카메라 모듈로 듀얼 촬상기능을 수행하는 휴대용 단말기에 관한 것으로서, 단일의 카메라 모듈을 사용하여 듀얼 촬상 기능을 가능하도록 하기 위하여, 렌즈부와, 상기 렌즈부에 의하여 집광된 광을 전기적 신호로 변환시키는 이미지 센서를 포함하는 하나의 카메라 모듈; 및 상기 카메라 모듈의 렌즈부을 통과하는 광축과 평행하며 상기 광축의 전방부에 해당하도록 상기 휴대용 단말기의 LCD 창 주위에 설치되며, 원거리 촬상모드 및 근거리 촬상모드에 따라 상기 렌즈부로 입사되는 광의 경로를 전환시키는 광경로 변환수단을 포함한다.
카메라 모듈, 듀얼 카메라, 듀얼 촬상, 광경로 변환수단, 액추에이터

Description

듀얼 촬상기능을 구비한 휴대용 단말기{HANDSET HAVING DUAL IMAGING FUNCTION}
도 1은 종래기술에 따른 듀얼 카메라를 구비한 이동 통신 단말기의 일부 구성을 도시한 블록도.
도 2는 본 발명에 의한 원거리 영상에 대한 촬상모드를 위한 광경로 변환수단의 전환 개념도.
도 3은 본 발명에 의한 근거리 영상에 대한 촬상모드를 위한 광경로 변환수단의 전환 개념도.
도 4는 본 발명에 의한 근거리 영상에 대한 촬상모드에 있어서 접사렌즈를 구비한 광경로 변환수단의 전환 개념도.
도 5는 본 발명에 의한 광경로 변환수단의 전환을 위한 메커니즘의 개략도.
도 6a 및 도 6b는, 본 발명에 의한 단일의 카메라 모듈을 사용하여 듀얼 촬상 기능을 가능하게 하는 휴대용 단말기의 실장 모식도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 휴대용 단말기 11 : LCD 창
2 : 카메라 모듈
3 : 광경로 변환수단(미러 또는 프리즘)
4 : 광경로 변환 액추에이터
5 : 접사렌즈군
본 발명은, 듀얼 촬상기능을 구비한 휴대용 단말기에 관한 것으로, 보다 구체적으로 카메라 모듈의 하드웨어 설계 및 카메라 I/O의 단순한 인터페이스와 같은 회로 설계를 단순화시킬 수 있으며, 단 한번의 화질 튜닝 적용으로 제품 개발에 대한 기간을 단축시킬 수 있는, 하나의 카메라 모듈로 듀얼 촬상기능을 수행하는 휴대용 단말기에 관한 것이다.
현재 휴대폰 및 PDA 등과 같은 휴대용 단말기는 최근 그 기술의 발전과 더불어 단순한 전화기능 뿐만 아니라, 음악, 영화, TV, 게임 등으로 멀티 컨버전스로 사용되고 있으며, 이러한 멀티 컨버전스로의 전개를 이끌어 가는 것 중의 하나로서 카메라 모듈(CAMERA MODULE)이 가장 대표적이라 할 수 있다. 이러한 카메라 모듈은 기존의 30만 화소(VGA급)에서 현재 700만 화소의 고화소 중심으로 변화됨과 동시에 오토포커싱(AF), 광학 줌(OPTICAL ZOOM) 등과 같은 다양한 부가 기능의 구현 으로 변화되고 있다. 또한 인터넷 등 파일 전송 시스템의 발전으로 인하여 화상 통화가 가능해 졌으며, 이에 따라 듀얼 카메라(DUAL CAMERA)의 중요성이 대두되고 있다.
일반적으로 이러한 듀얼 카메라를 구현하는데 있어서, 1.3 메가 이상의 고화소 카메라는 일반 영상을 촬영하기 위한 것으로 사용되고, VGA급 이하의 저화소 카메라는 화상 통화용으로 사용되어 지고 있다. 그러나, 휴대용 단말기의 가격이 저가격화 시대로 이끌어져 가고 있는 가운데, 두 개의 카메라 모듈을 사용함에 있어서 그 비용 상승이 초래되고 있다. 따라서, 하나의 카메라 모듈을 이용하여 고화소 촬영 기능과 일반 화상용 촬영 기능을 병합한 카메라의 사용방법이 고려되고 있다.
이러한 방법을 구현하기 위하여 일반적인 힌지 타입(HINGE TYPE)의 카메라 모듈을 이용하여 상기 단일 카메라를 회전하여 사용할 수 있으나(대한민국 특허공개 제2005-0091955호 및 제2004-0094133호 등), 이러한 타입의 카메라 모듈은 힌지의 실장을 위한 기구적인 제약을 받고 또한 수동전환의 불편함이 있다. 아울러, 화상 카메라의 특성상 LCD 창에 근접한 위치에 카메라 모듈이 탑재되도록 위치시켜야만 화상 통화시 상대방의 시선에 많이 어긋나지 않도록 할 수 있다.
한편, 도 1은 듀얼 카메라 모듈에 대한 종래기술의 일예로서, 대한민국 특허공개 제2005-0052160호에 개시된 듀얼 카메라를 구비한 이동 통신 단말기의 일부 구성을 도시한 블록도이다. 도시된 바와 같이, 영상을 촬영하는 제1 카메라 모듈(33) 및 제2 카메라 모듈(34)과, 사용자에 의해 입력된 카메라 동작 신호(IN)에 의 해 상기 제1 카메라 모듈(33) 또는 제2 카메라 모듈(34)을 동작시키는 소정의 구동신호를 출력하고, 영상 데이터가 포함된 소정의 신호를 수신하여 외부에 구비된 표시창으로 출력하는 제어부(31)와, 외부에서 입력된 전원 인에이블 신호에 의해 상기 제1 카메라 모듈(33) 또는 제2 카메라 모듈(34)에 전원을 공급하는 전원부(35)와, 상기 제어부(31)에서 출력한 소정의 구동신호를 받아 소정 변환된 구동신호를 제1 카메라 모듈(33) 또는 제2 카메라 모듈(34)로 출력하고, 상기 제1 카메라 모듈(33) 또는 제2 카메라 모듈(34)에서 출력한 영상 데이터가 포함된 소정의 신호를 수신하여 상기 제어부(31)로 출력하며, 상기 전원부(35)로 전원 인에이블 신호를 출력하는 CPLD(complex programmable logic device)(32)를 포함하여 구성한다. 여기서, 상기 제어부(31)는 CPLD(32)로 소정의 주파수를 갖는 클럭(CLOCK) 신호, 전원 인에이블(ENABLE) 신호, 리셋(RESET) 신호를 출력하고, 상기 CPLD(32)로부터 영상 데이터(DATA)와 수직 동기(VSYNC)신호, 수평 동기(HSYNC)신호, 픽셀 클럭(PIXEL CLOCK) 신호를 수신한다. 또한, 상기 CPLD(32)는 상기 제어부(31)에서 출력한 클럭 신호(CLOCK)를 수신하여 제1 카메라 모듈(33)로 소정의 주파수를 갖는 클럭 신호(CLOCK1)를 출력하거나 제2 카메라 모듈(34)로 소정의 주파수를 갖는 클럭 신호(CLOCK2)를 출력하며, 내부 로직은 VHDL(Very High Speed Integrated Circuits Hardware Description Language)을 이용하여 구성한다. 상기 제1 카메라 모듈(33)의 클럭 신호(CLOCK1) 주파수와 제2 카메라 모듈(34)의 클럭 신호(CLOCK2) 주파수는 서로 같거나 틀릴 수 있다.
그러나, 상술한 종래기술에서와 같이 제1 및 제2 카메라 모듈을 갖는 휴대용 단말기는 두 개의 카메라 모듈을 적용해야만 함에 따라 기구적 설계에 상당한 제약이 있을 뿐만 아니라, 고화소 및 저화소 카메라 모듈에 대한 별도의 화소별 튜닝 공정이 추가되어야 함에 따라 제품 개발에 따른 기간이 길어지는 문제점이 있다.
또한, 제1 및 제2 카메라 모듈 각각에 대한 데이터 버스의 중복 또는 라인들의 복잡화로 인하여 하드웨어의 설계가 곤란할 뿐만 아니라 노이즈 발생의 원인이 되고 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 카메라 모듈의 하드웨어 설계 및 카메라 I/O의 단순한 인터페이스와 같은 회로 설계를 단순화시킬 수 있으며, 단 한번의 화질 튜닝 적용으로 제품 개발에 대한 기간을 단축시킬 수 있는, 하나의 카메라 모듈로 듀얼 촬상기능을 수행하는 휴대용 단말기를 제공하는 데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 듀얼 촬상기능을 구비한 휴대용 단말기는 단일의 카메라 모듈을 사용하여 듀얼 촬상 기능을 가능하도록 하기 위하여, 렌즈부와, 상기 렌즈부에 의하여 집광된 광을 전기적 신호로 변환시키는 이미지 센서를 포함하는 하나의 카메라 모듈; 및 상기 카메라 모듈의 렌즈부을 통과하는 광축과 평행하며 상기 광축의 전방부에 해당하도록 상기 휴대용 단말기의 LCD 창 주위에 설치되며, 원거리 촬상모드 및 근거리 촬상모드에 따라 상기 렌즈부로 입사되는 광의 경로를 전환시키는 광경로 변환수단을 포함한다.
바람직하게는 상기 광경로 변환수단은 프리즘인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광경로 변환수단은 반사경인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 광경로 변환수단을 원거리 촬상모드 및 근거리 촬상모드에 따라 자동으로 전환시키는 광경로 변환 액추에이터를 포함하는 것이 바람직하다.
아울러, 근거리 촬상모드의 경우, 상기 광경로 변환 액추에이터와 연동하는 접사렌즈를 포함하여 상기 접사렌즈가 상기 광경로 변환수단과 카메라 모듈 사이에서 상하로 이송하도록 하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 접사렌즈가 상기 광경로 변환수단과 카메라 모듈 사이에서 상하로 이송되는 것은, 상기 광경로 변환수단을 회전가능하게 지지하되, 그 일단이 반사경 회전축 기어를 개재한 상태에서 상기 광경로 자동 변환 액추에이터에 연결된 회전축; 상기 반사경 회전축 기어와 서로 맞물리는 렌즈이송 스크류바 기어를 개재한 스크류바; 및 상기 스크류바의 회전에 의하여 좌우 이송되며 상기 좌우이송에 의하여 상기 접사렌즈를 회전시키면서 상하로 이동시키도록 상기 접사렌즈와 결합된 전달기구에 의하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광경로 변환수단은 상기 휴대용 단말기의 LCD 창 하부에 설치되는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 대하여 구체적인 실시예를 참조하여 설명하기로 한다. 본 실시예의 설명과 관련하여 '원거리 영상'이란 휴대용 단말기를 사용하는 사용자가 촬상하고자 하는 외부(사용자 기준) 화상으로서 고화상용 피사체를 의미하고, '근거리 영상'이란 화상통화 등에서와 같이 사용자가 사용자 자신의 모습을 촬상하고자 하는 내부(사용자 기준) 화상으로서 저화상용 피사체를 의미하는 것으로 한다.
먼저, 도 2는 원거리 영상에 대한 촬상모드를 위한 광경로 변환수단의 전환 개념도를 나타내며, 도 3은 근거리 영상에 대한 촬상모드를 위한 광경로 변환수단의 전환 개념도를 나타낸다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 듀얼 촬상기능을 구비한 휴대용 단말기는 단일의 카메라 모듈을 사용하여 듀얼 촬상 기능을 가능하도록 하기 위하여, 크게 하나의 카메라 모듈(2)과, 상기 카메라 모듈과 소정 거리 이격된 위치에 설치되는 광경로 변환수단(3)으로 구성된다.
카메라 모듈(2)은 통상적으로 휴대용 단말기에 사용되는 촬상용 조립체로서, 다수의 렌즈가 배럴(BARREL) 내부에 배열 및 장착된 렌즈부와, 상기 렌즈부에 의하여 집광된 광을 전기적 신호로 변환시키는 이미지 센서 및 각종 수동소자가 기판에 실장된 이미지 센서 모듈을 포함하는데, 상기 렌즈부와 이미지 센서 모듈은 하우징(HOUSING) 내부에 장착되어 있다.
광경로 변환수단(3)은, 상기 카메라 모듈(2)의 렌즈부와 소정 거리 이격된 곳에 위치하도록 설치되는데, 구체적으로는 상기 카메라 모듈(2)의 렌즈부을 통하여 입사하는 입사광의 광축과 평행하도록 상기 광축의 전방부에 배열되도록 설치된 다. 따라서, 카메라 모듈(2) 내부로 입사하는 입사광이 상기 광경로 변환수단(3)을 먼저 경유하도록 한다.
여기서, 상기 광경로 변환수단(3)으로서, 충분히 작은 부피를 가지면서 일면이 반사면으로 형성된 프리즘(PRISM)으로 구성하거나, 또는 반사경(미러; MIRROR)로 구성할 수 있으며, 이러한 프리즘 또는 반사경은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 원거리 촬상모드(도 2 참조) 또는 근거리 촬상모드(도 3 참조)에 따라 상기 렌즈부로 입사되는 광의 경로를 전환시킬 수 있도록 회전 가능하게 지지된다.
또한, 근거리 촬상모드의 경우에는 도 4에 도시된 바와 같이 접사렌즈군(5)이 상기 광경로 변환수단(3)과 카메라 모듈(2) 사이에 위치하도록 하여 매크로 기능을 수행하도록 하는 것이 더욱 바람직하다.
한편, 이러한 광경로 변환수단(3)의 원거리 촬상모드 및 근거리 촬상모드에 따른 모드전환을 위한 작동 메커니즘의 일례가 도 5에 도시되어 있다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 광경로 변환수단의 전환을 위한 메커니즘의 개략도를 나타낸다.
즉, 상기 광경로 변환수단(3)은 광경로 자동변환 액추에이터(ACTUATOR; 4)에 의하여 원거리 촬상모드 및 근거리 촬상모드에 따라서 사용자에 의하여 미리 정의된 버튼 등의 명령에 의하여 자동으로 전환시키는 것이 가능하다. 구체적인 접사모드까지 구현이 가능한 구체적인 작동예로서, 광경로 변환수단(3)인 반사경이 회전축(41)에 회전가능하게 지지가 되되, 상기 회전축(41)의 일단은 반사경 회전축 기어(42)를 개재한 상태에서 광경로 자동 변환 액추에이터(4)에 연결되어 있다. 아울러, 상기 반사경 회전축 기어(42)는 접사렌즈(51)를 이송시키는 스크류바(44)에 장착된 렌즈이송 스크류바 기어(43)와 서로 맞물러 상기 액추에이터(4)의 토크를 전달하게 된다. 이러한 토크의 전달에 의하여 스크류바(44)가 회전되면 상기 스크류바(44)에 장착된 전달기구(45)가 좌우로 이동하게 되며 이러한 좌우이동에 의하여 상기 접사렌즈(51)가 회전하면서 소정 경로를 따라 하방향으로 이송되게 된다. 기타 렌즈군(52, 53)은 고정된 상태에서 상기 접사렌즈(51)가 상하로 이송, 즉 원거리의 피사체를 촬영할 때 상방향에 위치하고 근거리의 피사체를 촬영할 때 하방향에 위치하게 됨으로써 접사기능이 수행된다.
결국, 근거리 촬상모드의 경우, 가령 상기 광경로 변환수단(3)을 전환하는 회전축(41)과 동기되도록 설치한, 즉 광경로 변환수단(3)을 전환하기 위한 액추에이터(4)의 토크를 이용하여 상기 광경로 변환 액추에이터(4)와 연동하도록 하는 접사렌즈(51)를 포함하여 상기 액추에이터(4)에 의하여 근거리 촬상모드로 전환시 상기 접사렌즈(51)가 상기 광경로 변환수단(3)과 카메라 모듈(2) 사이에서 상하로 연동되어 매크로 기능을 수행하도록 할 수도 있다. 이에 따라 근거리 촬상시 발생하는 초점 거리 문제를 해결할 수 있다.
한편, 상기 액추에이터(4)로서 상기 프리즘 또는 반사경(3)을 소정 각도의 범위 내에서 회전시킬 수 있는 구동원으로서 초음파 모터 등과 같은 다양한 구동원이 적용될 수 있다. 물론 상기 액추에이터(4) 대신에 사용자의 힘에 의하여 모바일 단말기 외부로 돌출된 레버 등을 이용하여 상술한 작동을 가능하게 할 수도 있음은 자명할 것이며, 또한 접사기능을 배제한 단말기를 생산할 경우에는 접사렌즈 군(5)과 이에 관련되는 기구적인 구성들(기어, 스크류바 등)은 생략 가능할 것이다.
도 6a 및 도 6b는, 본 발명의 일 실시예에 의한 단일의 카메라 모듈을 사용하여 듀얼 촬상 기능을 가능하게 하는 휴대용 단말기의 실장 모식도를 나타낸다. 여기서, 도 6a는 원거리 영상 피사체의 경우를 나타내며, 도 6b는 화상통화의 경우와 같이 사용자 얼굴 등의 근거리 영상 피사체의 경우를 나타낸다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상술한 광경로 변환수단(3)은 스피커 등과 같은 기타 구성부를 고려하여 휴대용 단말기의 LCD 창(11) 하부에 설치되는 것이 바람직하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다만, 종래기술에서 같이 일반적인 힌지 타입(HINGE TYPE)의 카메라 모듈을 이용하여 상기 단일 카메라를 회전하여 사용할 수 있으나, 이러한 타입의 카메라 모듈은 힌지의 실장을 위한 기구적인 제약을 받고 또한 수동전환의 불편함이 있을 뿐만 아니라, 화상 카메라의 특성상 LCD 창(11)에 근접한 위치에 카메라 모듈(2)이 탑재되도록 위치시켜야만 화상 통화시 상대방의 시선에 많이 어긋나지 않도록 할 수 있기 때문이다.
상기 단일의 카메라 모듈(2)은, LCD 창(11) 하부에 회전축(41)을 중심으로 소정 각도 회전 가능하도록 설치된 광경로 변환수단(3)을 경유한 광이 입사될 수 있도록 수직으로 탑재되어 있다.
이러한 구성으로 인하여, 도 6a에 도시된 바와 같이 원거리 촬상모드일 경우 상기 광경로 변환수단(3)의 반사면인 카메라 모듈(2)을 향하는 경사면이 LCD 창 (11)이 형성된 면의 이면(A면)으로부터 입사되는 광을 받아들이게 되어 고해상도의 촬상이 가능하게 된다. 또한 도 6b에 도시된 바와 같이 근거리 촬상모드일 경우 상기 광경로 변환수단(3)의 반사면인 카메라 모듈(2)을 향하는 경사면이 LCD 창(11)이 형성된 면(B면)으로부터 입사되는 광을 받아들이게 되어 화상 통화시 사용자의 화면과 같은 저해상도의 촬상이 가능하게 된다.
이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이나, 이러한 치환, 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할것이다.
상술한 내용으로부터 이해되는 바와 같이, 본 발명에 의하면 카메라 모듈의 하드웨어 설계 및 카메라 I/O의 단순한 인터페이스와 같은 회로 설계를 단순화시킬 수 있으며, 단 한번의 화질 튜닝 적용으로 제품 개발에 대한 기간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.
아울러, 종래기술에서와 같은 힌지 타입(HINGE TYPE)의 카메라 모듈에 비하여, 힌지의 실장을 위한 기구적인 제약을 상대적으로 덜 받아 설계 자유도를 상승시킬 수 있으며 또한 힌지 실장에 의한 수동전환의 불편함을 극복할 수 있을 뿐만 아니라, 화상 카메라의 특성상 LCD 창에 근접한 위치에 카메라 모듈이 탑재되도록 위치시켜서 화상 통화시 상대방의 시선에 일치시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (8)

  1. 단일의 카메라 모듈을 사용하여 듀얼 촬상 기능을 가능하도록 하는 휴대용 단말기에 있어서,
    렌즈부와, 상기 렌즈부에 의하여 집광된 광을 전기적 신호로 변환시키는 이미지 센서를 포함하는 하나의 카메라 모듈; 및
    상기 카메라 모듈의 렌즈부을 통과하는 광축과 평행하면서 상기 광축의 전방부에 위치하도록 설치되며, 원거리 촬상모드 및 근거리 촬상모드에 따라 상기 렌즈부로 입사되는 광의 경로를 전환시키는 광경로 변환수단;
    을 포함하는 듀얼 촬상기능을 구비한 휴대용 단말기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광경로 변환수단은 프리즘인 것을 특징으로 하는 듀얼 촬상기능을 구비한 휴대용 단말기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광경로 변환수단은 반사경인 것을 특징으로 하는 듀얼 촬상기능을 구비 한 휴대용 단말기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 광경로 변환수단을 원거리 촬상모드 및 근거리 촬상모드에 따라 전환시키는 광경로 변환 액추에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼 촬상기능을 구비한 휴대용 단말기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    근거리 촬상모드의 경우, 상기 광경로 변환 액추에이터와 연동하는 접사렌즈를 포함하며 상기 접사렌즈가 상기 광경로 변환수단과 카메라 모듈 사이에서 상하로 이송되는 것을 특징으로 하는 듀얼 촬상기능을 구비한 휴대용 단말기.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 접사렌즈가 상기 광경로 변환수단과 카메라 모듈 사이에서 상하로 이송되는 것은:
    상기 광경로 변환수단을 회전가능하게 지지하되, 그 일단이 반사경 회전축 기어를 개재한 상태에서 상기 광경로 자동 변환 액추에이터에 연결된 회전축;
    상기 반사경 회전축 기어와 서로 맞물리는 렌즈이송 스크류바 기어를 개재한 스크류바; 및
    상기 스크류바의 회전에 의하여 좌우 이송되며 상기 좌우이송에 의하여 상기 접사렌즈를 회전시키면서 상하로 이동시키도록 상기 접사렌즈와 결합된 전달기구에 의하는 것을 특징으로 하는 듀얼 촬상기능을 구비한 휴대용 단말기.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광경로 변환수단은 상기 휴대용 단말기의 LCD 창 하부에 설치되는 것을 특징으로 하는 듀얼 촬상기능을 구비한 휴대용 단말기.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광경로 변환수단은 상기 휴대용 단말기의 LCD 창 주위에 설치되는 것을 특징으로 하는 듀얼 촬상기능을 구비한 휴대용 단말기.
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