KR100781273B1 - 카메라 모듈의 오차 보정 장치 및 그 방법 - Google Patents

카메라 모듈의 오차 보정 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 카메라 모듈의 오차 보정 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소형의 카메라 모듈에 있어서 설계상의 문제로 발생하는 오차를 제작단계에서 보정하여, 줌잉(zooming)시 포커스를 유지하도록 하는 오차 보정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 입력된 영상 신호의 포커스 레벨(focus level)을 측정하고, 상기 측정된 포커스 레벨에 상응하여 줌 렌즈 및 포커스 렌즈의 이동 스텝(step) 또는 사이클(Cycle)을 조절한다. 이를 통해 소형의 카메라 모듈에 있어서 설계상의 문제로 발생하는 디포커스(defocus)를 방지하고, 오차를 제작 단계에서 보정할 수 있는 장점이 있다. 이를 통하여 줌잉 신호에 상응하여 피사체를 확대 또는 축소하는 과정에서 선명한 상을 유지할 수 있는 장점이 있다.
오차 보정, 줌잉(Zooming), 줌 렌즈, 포커스 렌즈

Description

카메라 모듈의 오차 보정 장치 및 그 방법{Error Compensation Apparatus and Method of Camera Module}
도 1은 줌 렌즈와 포커스 렌즈의 관계를 나타낸 상관관계도이다.
도 2는 특정 거리의 피사체에 대한 줌 렌즈와 포커스 렌즈의 스텝핑 오차(stepping offset)를 도시한 상관관계도이다.
도 3은 본 발명에 의한 카메라 모듈의 오차 보정 장치의 바람직한 실시예의 구성을 보인 블록도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 의한 카메라 모듈의 오차 보정 과정을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 의한 카메라 모듈의 오차 보정 방법의 바람직한 실시예를 도시한 순서도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10: 렌즈부 11: 줌(zoom) 렌즈
12: 포커스(focus) 렌즈 20: 렌즈 이송부
21: 줌 렌즈 이송부 22: 포커스 렌즈 이송부
30: 포커스 레벨 측정부 40: 제어부
본 발명은 카메라 모듈의 오차 보정 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소형의 카메라 모듈에 있어서 설계상의 문제로 발생하는 오차를 제작단계에서 보정하여, 줌잉(zooming)시 포커스를 유지하도록 하는 오차 보정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
카메라 모듈이 부착된 모바일 폰이 보편화되고, 해상도 높은 카메라 폰이 제작되면서 광학 줌 기능을 가지는 카메라에 대한 요구가 증대되고 있다. 광학 줌 기능은 줌 렌즈를 소형의 모터로 이동시킴으로써 구현된다. 즉, 사용자가 와이드(Wide) 또는 텔레(Tele)의 줌잉 신호를 입력하면, 구동모터를 통해 줌 렌즈가 이동한다. 이를 통해 카메라의 렌즈계를 통해 입력되는 파사체의 영상은 축소 또는 확대된다. 이와 동시에 초점 거리가 변화하므로, 줌 렌즈의 이동이 있는 경우 인포커스(In focus)를 유지하기 위해서는 포커스 렌즈도 연동하여야 한다.
도 1은 줌 렌즈와 포커스 렌즈의 관계를 나타낸 상관관계도이다. 도시된 그래프(A)는 특정한 거리의 피사체에 대해서, 상을 확대 또는 축소하는 과정에서 선명한 상을 유지하는 줌 렌즈와 포커스 렌즈의 위치관계를 나타낸다. 즉, 줌 렌즈가 와이드(W) 또는 텔레(T) 신호에 상응하여 이동할 때, 포커스 렌즈가 곡선을 따라 연동하면, 줌잉 과정에서 선명한 상을 유지한다. 이를 위해서는 상기 줌 렌즈와 포커스 렌즈가 입력받은 신호에 상응하여 정확한 스텝(Step) 또는 사이클(Cycle)로 이동하여야 한다.
그러나 모바일 폰에 사용되는 소형의 카메라 모듈은 설계상의 기술적인 어려움으로 인하여 렌즈, 모터와의 체결부 또는 이송부 등에 있어서 부품 자체의 공차나 조립 공차가 발생하기 쉽고 이 경우 줌잉시 포커스를 유지하지 못하는 문제점이 있었다. 또한, 이송부에 이물질이 있는 경우나 수평도가 맞지 않는 경우에도 줌 렌즈에 상응하여 정확히 포커스 렌즈가 연동할 수 없는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 모바일 폰에 사용되는 소형의 카메라 모듈에 있어서 오차를 제작 단계에서 보정하여, 줌잉시 포커스를 유지하도록 하는 오차 보정 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명에 의한 카메라 모듈의 오차 보정 장치는 줌(zoom) 렌즈와 포커스(focus) 렌즈를 포함하는 렌즈부와; 상기 줌 렌즈 및 포커스 렌즈의 구동 장치를 포함하며, 이송 경로가 마련된 렌즈 이송부와; 상기 줌 렌즈 및 포커스 렌즈를 반복적으로 이동시키는 이송 제어부와; 입력된 영상 신호의 포커스 레벨(focus level)을 측정하는 포커스 레벨 측정부와; 상기 측정된 포커스 레벨에 상응하여 상기 줌 렌즈 및 포커스 렌즈의 이동 스텝(step) 또는 사이클(Cycle)을 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈의 오차 보정 장치를 제공한다.
삭제
상기 포커스 레벨 측정부는, 상기 영상 신호에서 고주파 성분의 양을 측정하여 포커스 레벨을 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 카메라 모듈의 오차 보정 방법은, 입력된 줌잉(Zooming) 신호에 상응하여 줌 렌즈와 포커스 렌즈가 이동하는 단계와; 상기 이동한 줌 렌즈의 위치에 상응하는 포커스 레벨을 측정하는 단계와; 상기 줌 렌즈와 포커스 렌즈를 반복하여 이송하는 단계와; 상기 측정된 포커스 레벨에 따라 포커스 렌즈의 이동 스텝 또는 사이클을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 측정된 포커스 레벨에 따라 줌 렌즈의 이동 스텝 또는 사이클을 변환하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
삭제
이하에서는 상기한 바와 같은 본 발명에 의한 카메라 모듈의 오차 보정 장치 및 그 방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 2는 특정 거리의 피사체에 대한 줌 렌즈와 포커스 렌즈의 스텝핑 오차(stepping offset)를 도시한 상관관계도이다. 선명한 상을 나타내는 포커스 렌즈의 위치값은 촬영의 대상이 되는 피사체가 카메라와 이격된 거리 마다 다르므로, 우선적으로 피사체를 결정하여야 한다. 이에 따라 결정된 특정 거리의 피사체에 대해서, 상을 확대 또는 축소하는 과정에서 선명한 상을 유지하는 줌 렌즈와 포커스 렌즈의 위치관계는 그래프 A와 같다. 그러나, 제작상의 오차가 있는 경우, 그래프 B 에서와 같이 주어진 값에서 벗어나게 된다. 이는 줌잉이 이루어지면서, 즉 화면이 확대 또는 축소하는 과정에서 디포커스 되어 화면이 흐려지는 경우를 나타낸다. 그러므로 실질적으로 줌 렌즈와 포커스 렌즈가 주어진 상관관계에 따라 연동하도록 보정할 필요가 있다. 즉, 그래프 B를 그래프 A로 보정할 필요가 있다. 이를 통해 선명한 상을 유지할 수 있다.
도 3은 본 발명에 의한 카메라 모듈의 오차 보정 장치의 바람직한 실시예의 구성을 보인 블록도이다. 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 카메라 모듈의 오차 보정 장치는 렌즈부(10), 렌즈 이송부(20), 포커스 레벨(focus level) 측정부(30) 및 제어부(40)를 포함한다.
상기 렌즈부(10)는 줌 렌즈(11)와 포커스 렌즈(12)를 포함한다. 이때, 피사체(미도시)의 이격거리에 따라 인포커스(In focus)되는 포커스 렌즈(12)의 위치가 결정된다. 또한, 줌 렌즈(11)의 이동에 의해 화상이 확대 또는 축소되는 경우에는 동일한 피사체가 인포커스되는 포커스 렌즈(12)의 위치는 변동된다. 그러므로 피사체(미도시)의 이격거리와 줌 렌즈(11)의 위치에 상응하여 인포커스되는 포커스 렌즈(12)의 위치가 결정된다.
상기 렌즈 이송부(20)는 줌 렌즈와 포커스 렌즈의 각각의 구동 장치를 포함하며, 이송 경로를 형성한다. 즉, 줌 렌즈 이송부(21)와 포커스 렌즈 이송부(22)를 포함한다. 줌 렌즈(11)는 와이드(W) 또는 텔레(T)의 줌잉 신호를 입력받아 줌 렌즈 이송부(21)를 통해 이동한다. 즉, 구동 장치에 의해 상기 이동 경로를 따라 연속적으로 스텝핑(stepping)한다. 그리고 상기 줌잉 과정에서 디포커스가 되지 않도록 포커스 렌즈(12)가 연동한다. 즉, 포커스 렌즈(12)도 구동 장치에 의해 상기 이동 경로를 따라 연속적으로 스텝핑(stepping)한다.
상기 포커스 레벨 측정부(30)는 카메라 렌즈를 통해 입력되는 피사체의 영상 신호에서 고주파 성분의 양을 측정하여 표시한다. 상기 고주파 성분의 양이 많을 때 인포커스 되며, 그 값이 작을 수록 디포커스 상태가 되는 것을 나타낸다. 그러므로 고주파 성분의 양을 측정하여 선명한 영상이 구현되는지 여부가 판단된다. 즉, 측정된 포커스 레벨이 최대값을 가질 때 인포커스 된다.
상기 제어부(40)는 줌 렌즈(11)와 포커스 렌즈(12)의 이동 스텝(Step) 또는 사이클(Cycle)을 결정한다. 이때, 피사체(미도시)의 이격 거리와 줌 렌즈(11)의 위치에 상응하는 포커스 렌즈(12)의 위치는 저장된 메모리(미도시)로부터 결정되도록 구성하는 것이 바람직하다. 상기 저장된 메모리(미도시)는 실험적으로 결정된 줌 렌즈(11)와 포커스 렌즈(12)의 위치값의 상관관계에 대한 데이터를 포함한다. 또한, 저장된 데이터에 포함되지 않는 이격 거리에 피사체(미도시)가 위치하는 경우에는, 저장된 데이터로부터 보간법 등에 의해 인포커스되는 포커스 렌즈(12)의 위치와 그에 따른 이동 스텝 또는 싸이클을 추정하도록 구성할 수 있다. 이를 통하여 저장된 위치값에 한정되지 않고 정확하게 포커스를 맞출 수 있다. 그러나 이와 같은 경우에도 제작상의 문제로 인하여 오차가 발생할 수 있다. 그러므로 상기 제어부(40)는 상기 측정된 포커스 레벨에 상응하여, 포커스 렌즈(12)와 줌 렌즈(11)의 이동 스텝이나 사이클을 조정한다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 의한 카메라 모듈의 오차 보정 과정을 도시한 도면이다. 본 발명에 의한 오차 보정 장치는 포커스 레벨을 측정하여 오차를 보정한다. 우선, 피사체(미도시)의 거리는 일정하게 고정하고, 포커스 렌즈(12)를 이동시켜 피사체(미도시)의 포커스를 맞춘다. 줌 렌즈(11)를 와이드(W) 방향으로 최대한 이동시켜 화각을 가장 넓게 하고, 텔레(T) 신호를 입력하여 점차적으로 입력되는 피사체(미도시)의 영상을 확대한다. 이때, 상기 줌 렌즈(11)를 화각이 가장 좁아진 상태로 이동한 후, 점차 축소하여도 된다. 줌 렌즈(11)의 이동의 이동에 따라, 선명한 상을 유지하기 위해 포커스 렌즈(12)가 연동한다. 만약, 제작상의 오차가 있는 경우에는 곡선 A를 벗어나게 되므로, 줌 렌즈(11)의 위치에 따른 포커스 레벨은 낮게 나타난다.
도 4a는 줌 렌즈(11)와 포커스 렌즈(12)의 이동 사이클에 차이가 있는 경우를 도시한다. 즉, 줌 렌즈(11)의 스텝핑 이동에 상응하여 포커스 렌즈(12)가 너무 적게 스텝핑 이동하여 포커스가 맞는 위치까지 도달하지 못하는 경우(52)가 있다. 이때, 줌 렌즈(11)의 위치에 상응하는 포커스 렌즈(12)의 위치에 도달하도록 포커스 렌즈(12)의 이동 사이클을 증가시킨다. 이와 반대로, 포커스 렌즈(12)가 너무 많이 스텝핑 이동하여 포커스가 맞는 위치를 넘어선 경우(51)가 있다. 이때에는 포커스 렌즈(12)의 이동 사이클을 감소시킨다. 이를 통해 가장 선명한 화상을 구현하는 포커스 렌즈(12)의 위치를 찾을 수 있다. 이 경우, 상기와 같은 보정은 한 점에서 보정이 이루어지면, 전체적으로 그 값이 보정된다. 즉, 이동 비율의 차를 한 점에서 보정해 주면 상관관계의 곡선(51,52)이 전체적으로 이동하여, 곡선 A에 수렴한다. 이때, 상기의 보정은 오차가 가장 크게 나타나는 최소 화각을 가지는 지점에 서 이루어지는 것이 바람직하다.
도 4b는 줌 렌즈(11)와 포커스 렌즈(12)의 이동 사이클은 동일하나 스텝에 차이가 있는 경우를 도시한다. 이와 같은 경우, 포커스 렌즈(12)의 조정만으로는 포커스 레벨이 가장 높은 선명한 상을 얻을 수 없으므로, 줌 렌즈(11)를 조정한다. 줌 렌즈(11)의 스텝이 늦은 경우(53)에는 줌 렌즈(11)의 스텝의 위치를 증가시킨다. 반대로 줌 렌즈(11)의 스텝이 빠른 경우(54)에는 줌 렌즈(11)의 스텝의 위치를 감소시킨다. 이를 통해 포커스 레벨이 가장 높은 선명한 영상을 얻을 수 있다. 이 경우, 한 점에서 보정이 이루어지면, 전체적으로 그 값이 보정된다. 즉, 스텝 위치를 한 점에서 보정해 주면 상관관계의 곡선(53,54)이 전체적으로 이동하여, 곡선 A에 수렴한다. 이를 통하여 제작된 카메라 모듈에서의 줌 렌즈(11)와 포커스 렌즈(12)의 실질적인 상관관계는 인포커스 되는 곡선A로 보정된다.
상기 카메라 모듈의 오차 보정 장치는 이송 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이때, 이송 제어부(미도시)는 상기 제어부(40)에 포함되는 것이 바람직하다. 상기 이송 제어부(미도시)는 줌 렌즈(11)와 포커스 렌즈(12)를 반복적으로 이동시킴으로써, 렌즈 이송부(20)를 안정화한다. 처음 제작된 카메라 모듈은, 렌즈 이송부(20)가 불안정하면 동일한 줌잉 신호에 대하여도 이동 스텝이 다르게 나타난다. 예를 들면, 처음 와이드(W)에서 텔레(T)로 줌 렌즈(11)가 이동할 때 73스텝이었으나, 다시 텔레(T)에서 와이드(W)로 동일한 만큼 이동하면 71스텝인 경우이다. 이러한 원인은 렌즈 이송부(20)에 삽입된 이물질이나 오일 등에 의해 렌즈부(10)의 이동이 방해되기 때문이다. 그러므로 렌즈부(10)를 반복적으로 이송시켜 이물질을 제 거함으로써, 이동 신호에 상응하는 렌즈부(10)의 이동 스텝 또는 사이클을 정확하게 이루어지도록 한다. 이러한 렌즈 이송부(20)의 안정화는 본 발명에 의한 오차 보정에 앞서 수행되는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 카메라 모듈의 오차 보정 장치는 보정이 이루어진 후 또는 그 이전에 입력된 신호에 상응하여 렌즈부(10)가 정확히 이동하는지 판단하는 검증부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 검증부(미도시)는 상기 제어부(40)에 포함될 수 있다. 이를 통해 카메라 모듈의 제작단계에서 기계적인 제작상의 오차를 보정하는 모바일 폰용 카메라 모듈의 오차 보정 장치를 제공한다.
도 5는 본 발명에 의한 카메라 모듈의 오차 보정 방법을 도시한 순서도이다. 도시된 바와 같이 제1단계는 입력된 줌잉 신호에 상응하여 줌 렌즈(11)가 이동한다(S100). 이때, 피사체(미도시)의 이격 거리에 따라 인포커스되는 포커스 렌즈(12)의 위치가 상이하므로 우선적으로 피사체(미도시)가 결정되어야 한다. 그리고 상기 피사체(미도시)에 대하여 포커스 렌즈(12)를 이동하여 포커스를 맞춘 후 줌잉 신호를 입력하는 것이 바람직하다. 이를 통해 인포커스 된 상태로 부터 줌잉 신호에 따라 줌 렌즈(11)가 이동한다. 이때, 줌 렌즈(11)는 최대 화각을 가지는 상태로부터 최소 화각을 가지는 상태로 이동하거나 그 반대인 것이 바람직하다.
줌 렌즈(11)가 이동하면, 이동한 위치에서 그에 상응하는 포커스 레벨을 측정한다(S200). 포커스 레벨이 최대값을 갖도록 포커스 렌즈(12)의 스텝 또는 사이클을 조정한다(S300). 상기와 같이 포커스 렌즈(12)의 조정만으로 인포커스 되는 상관관계를 가지는 경우도 있다. 그러나, 포커스 렌즈(12)의 조정 후에도 인포커스 되는 상관관계를 가지지 않는 경우에는, 줌 렌즈(11)의 스텝 또는 사이클을 조정한다(S400). 이때, 한 지점에서의 오차 보정으로 전체의 오차가 보정될 수 있으므로, 대표적인 하나의 값을 보정하면 된다. 이는 상기 도4a 및 도4b에서 설명한 바와 동일하며, 이를 통하여 오차를 보정할 수 있다.
이때, 상기 오차 보정 단계에 선행하여 렌즈부(10)를 반복 이송함으로써 렌즈 이송부(20)의 이물질을 제거하여, 렌즈 이송부(20)를 안정화 하는 것이 바람직하다. 또한, 보정 단계 후 또는 그 이전에 입력된 신호에 상응하여 렌즈부(10)가 정확한 위치로 이동하고 이를 통해 선명한 상을 유지하는지 판단하는 검증하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 이를 통하여 모바일 폰용 카메라 모듈의 오차를 보정하는 오차 보정 방법을 제공한다.
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 카메라 모듈의 오차 보정 장치 및 그 방법에서는 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
즉, 소형의 카메라 모듈에 있어서 설계상의 문제로 발생하는 디포커스(defocus)를 방지하고, 오차를 제작 단계에서 보정할 수 있는 장점이 있다. 이를 통하여 줌잉 신호에 상응하여 피사체를 확대 또는 축소하는 과정에서 선명한 상을 유지할 수 있는 장점이 있다.

Claims (6)

  1. 줌(zoom) 렌즈와 포커스(focus) 렌즈를 포함하는 렌즈부;
    상기 줌 렌즈 및 포커스 렌즈의 구동 장치를 포함하며, 이송 경로가 마련된 렌즈 이송부;
    상기 줌 렌즈 및 포커스 렌즈를 반복적으로 이동시키는 이송 제어부;
    입력된 영상 신호의 포커스 레벨(focus level)을 측정하는 포커스 레벨 측정부; 및
    상기 측정된 포커스 레벨에 상응하여 상기 줌 렌즈 및 포커스 렌즈의 이동 스텝(step) 또는 사이클(Cycle)을 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈의 오차 보정 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 포커스 레벨 측정부는,
    상기 영상 신호에서 고주파 성분의 양을 측정하여 포커스 레벨을 출력하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈의 오차 보정 장치.
  4. 입력된 줌잉(Zooming) 신호에 상응하여 줌 렌즈와 포커스 렌즈가 이동하는 단계;
    상기 이동한 줌 렌즈의 위치에 상응하는 포커스 레벨을 측정하는 단계;
    상기 줌 렌즈와 포커스 렌즈를 반복하여 이송하는 단계; 및
    상기 측정된 포커스 레벨에 따라 포커스 렌즈의 이동 스텝 또는 사이클을 조절하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈의 오차 보정 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 측정된 포커스 레벨에 따라 줌 렌즈의 이동 스텝 또는 사이클을 변환하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈의 오차 보정 방법.
  6. 삭제
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