KR100956226B1

KR100956226B1 - Camera module comprising gyro sensor

Info

Publication number: KR100956226B1
Application number: KR1020080087830A
Authority: KR
Inventors: 김현; 김호겸; 정호섭; 곽형찬
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2008-09-05
Filing date: 2008-09-05
Publication date: 2010-05-04
Also published as: KR20100028886A

Abstract

빛을 검출하여 그에 상응하는 이미지 프레임을 생성하는 이미지 센서 및 상기 이미지 센서의 센서면 중심축이 중심을 통과하도록 상기 이미지 센서의 후방에 나란하게 고정 배치된 자이로 센서를 포함하는 카메라 모듈이 개시된다. 상기 카메라 모듈은 상기 이미지 센서의 센서면 전방에 배치되는 렌즈부와, 상기 렌즈부 및 상기 이미지 센서를 수납하는 하우징부 및 상기 하우징부와 상기 자이로 센서가 부착되며, 상기 하우징부와 상기 자이로 센서의 신호 입출력 경로를 제공하는 인쇄회로기판을 더 포함할 수 있다. 상기 하우징부는 상기 인쇄회로기판의 일면에 부착되고, 상기 자이로 센서는 상기 인쇄회로기판의 타면에 부착되는 것이 바람직하다.Disclosed is a camera module including an image sensor for detecting light and generating an image frame corresponding thereto, and a gyro sensor fixedly arranged side by side behind the image sensor such that a central axis of the sensor surface of the image sensor passes through a center thereof. The camera module includes a lens unit disposed in front of a sensor surface of the image sensor, a housing unit accommodating the lens unit and the image sensor, the housing unit, and the gyro sensor, and the housing unit and the gyro sensor. The printed circuit board may further include a signal input / output path. The housing unit is attached to one surface of the printed circuit board, the gyro sensor is preferably attached to the other surface of the printed circuit board.

카메라 모듈, 손떨림, 자이로 센서, 각속도, 렌즈, 하우징, 인쇄회로기판(PCB), 이미지 센서 Camera module, camera shake, gyro sensor, angular velocity, lens, housing, printed circuit board (PCB), image sensor

Description

CAMERA MODULE COMPRISING GYRO SENSOR}

본 발명은 디지털 이미지를 획득하기 위한 디지털 카메라 모듈에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 손떨림에 의한 카메라 모듈 내 이미지 센서의 움직임을 정확하게 검출할 수 있는 배치 구조를 갖는 자이로 센서를 포함하는 카메라 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a digital camera module for acquiring a digital image, and more particularly, to a camera module including a gyro sensor having an arrangement structure capable of accurately detecting the movement of an image sensor in a camera module caused by camera shake. .

최근 휴대 전화기와 같은 이동식 단말기에 적용되고 있는 카메라 모듈은 화소수의 증가 및 부피의 소형화가 요구되고 있다. 이러한 화소수 증가의 요구를 충족시키기 위해 이미지 센서 픽셀의 크기를 감소시킴으로써 제한된 면적의 이미지 센서 내에서 고화소화를 구현하고 있다.Recently, a camera module applied to a mobile terminal such as a mobile phone is required to increase the number of pixels and miniaturize the volume. In order to meet the demand for increasing the number of pixels, the pixel size of the image sensor is reduced, thereby realizing high pixel size in the image sensor having a limited area.

이러한 추세에 따라 센서의 픽셀 크기가 작아지면서 스틸(still) 영상의 촬영시 셔터 조작에 따른 카메라 모듈의 작은 흔들림(손떨림)에도 스틸(still) 영상의 선명도가 급격히 저하되는 것을 사용자는 경험하게 된다. 뿐만 아니라 동영상 녹화시에는 설령 센서의 픽셀 크기가 작지 않더라도 피사체를 녹화하기 위한 사용 자의 이동이나 장시간 녹화 시간으로 인해 카메라 모듈의 흔들림이 녹화 도중 지속적으로 발생하게 된다. 이러한 손떨림에 의한 흔들림을 발생시키지 않는 촬영 기술은 전문가 수준의 사용자만이 실시할 수 있으며, 일반 사용자는 동영상 녹화시 녹화 영상에서 프레임간 영상의 부자연스러운 흔들림을 경험하게 된다. 특히 근래에는 HD(High Definition) TV의 급속한 보급으로 SD(Standard Definition)급 동영상을 녹화하기 보다는 HD급 고선명 동영상을 녹화하는 것이 보다 일반화하는 추세이다. 고선명 HD급 동영상을 녹화하는 경우 영상의 화소수가 SD급보다 증가하므로 더욱 고속의 손떨림 보정이 요구되고 있다.As the pixel size of the sensor decreases according to this trend, the user may experience a sharp decrease in the clarity of the still image even with a small shake of the camera module due to the shutter operation when the still image is captured. In addition, during video recording, even if the pixel size of the sensor is not small, the camera module shakes continuously during recording due to the user's movement or long recording time. Photographing techniques that do not cause such shakes may be performed only by professional users, and general users may experience unnatural shaking of the inter-frame video in the recorded video during video recording. In recent years, due to the rapid spread of high definition (HD) TVs, it is more common to record HD-quality high-definition videos than to record SD (standard definition) videos. When recording high-definition HD video, the number of pixels in the image increases more than the SD level, which requires a faster image stabilization.

통상 손떨림에 의한 영향은 이미지 센서의 센서면의 움직임으로 반영되어 이미지 센서로부터 출력되는 이미지에 선명도를 저하시키는 등의 문제를 발생시킨다. 따라서, 이미지 센서의 센서면의 움직임을 검출하는 것이 손떨림의 검출의 오차를 최소하는 방안이 될 수 있다. 그러나, 종래에는 손떨림을 검출하기 위한 자이로 센서의 배치 위치를 고려하지 않았으므로, 손떨림을 검출하기 위한 자이로 센서에서 출력되는 움직임양과 실제 이미지 센서의 센서면의 움직임 양 사이에 오차가 발생하는 문제점이 있었다. 따라서, 당 기술분야에서는 실제 이미지 센서의 센서면의 움직임 양과의 오차를 최소화하여 카메라 모듈의 움직임을 검출할 수 있는 자이로 센서의 배치 구조가 요구되고 있다.In general, the effects of the camera shake are reflected by the movement of the sensor surface of the image sensor, causing problems such as deterioration of the sharpness in the image output from the image sensor. Therefore, detecting the movement of the sensor surface of the image sensor may be a method of minimizing the error of the detection of the camera shake. However, conventionally, since the arrangement position of the gyro sensor for detecting hand shake is not considered, an error occurs between the amount of motion output from the gyro sensor for detecting hand shake and the amount of movement of the sensor surface of the actual image sensor. . Accordingly, in the art, an arrangement structure of a gyro sensor capable of detecting a movement of a camera module by minimizing an error with an amount of movement of a sensor surface of an actual image sensor is required.

본 발명은 실제 이미지 센서의 센서면의 움직임 양과의 오차를 최소화하여 카메라 모듈의 움직임을 검출할 수 있도록 배치된 자이로 센서를 갖는 카메라 모듈을 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.The present invention is to solve the technical problem to provide a camera module having a gyro sensor arranged to detect the movement of the camera module to minimize the error of the movement of the sensor surface of the actual image sensor.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,According to an aspect of the present invention,

빛을 검출하여 그에 상응하는 이미지 프레임을 생성하는 이미지 센서; 및An image sensor for detecting light and generating an image frame corresponding thereto; And

상기 이미지 센서의 센서면 중심축이 중심을 통과하도록 상기 이미지 센서의 후방에 나란하게 고정 배치된 자이로 센서를 포함하는 카메라 모듈을 제공한다.It provides a camera module including a gyro sensor fixedly arranged side by side behind the image sensor so that the center axis of the sensor surface of the image sensor passes through the center.

본 발명의 바람직한 실시형태는, 상기 이미지 센서의 센서면 전방에 배치되는 렌즈부와, 상기 렌즈부 및 상기 이미지 센서를 수납하는 하우징부 및 상기 하우징부와 상기 자이로 센서가 부착되며, 상기 하우징부와 상기 자이로 센서의 신호 입출력 경로를 제공하는 인쇄회로기판을 더 포함할 수 있다. 더욱 바람직하게, 상기 하우징부는 상기 인쇄회로기판의 일면에 부착되고, 상기 자이로 센서는 상기 인쇄회로기판의 타면에 부착될 수 있다. 또한, 상기 인쇄회로기판은, 가요성(flexible) 인쇄회로기판인 것이 바람직하다.According to a preferred embodiment of the present invention, a lens portion disposed in front of a sensor surface of the image sensor, a housing portion for accommodating the lens portion and the image sensor, the housing portion, and the gyro sensor are attached, The printed circuit board may further include a signal input / output path of the gyro sensor. More preferably, the housing part may be attached to one surface of the printed circuit board, and the gyro sensor may be attached to the other surface of the printed circuit board. In addition, the printed circuit board is preferably a flexible printed circuit board.

본 발명에 일실시형태는, 상기 자이로 센서의 아날로그 출력을 디지털로 변환하는 아날로그-디지털 변환부를 더 포함할 수 있다. 바람직하게, 상기 자이로 센서와 상기 아날로그-디지털 변환부는 하나의 칩으로 구현되는 것이 바람직하다.One embodiment of the present invention may further include an analog-digital converter for converting the analog output of the gyro sensor into digital. Preferably, the gyro sensor and the analog-to-digital converter are preferably implemented as one chip.

이 실시형태는, 상기 아날로그-디지털 변환부의 디지털 샘플링 주기를 제공하는 타이머와, 상기 아날로그-디지털 변환부에서 출력된 디지털 변환값을 저장하는 메모리부 및 상기 메모리부에 상기 디지털 변환값을 기록하고, 상기 메모리에 저장된 상기 디지털 변환값을 읽어들여 외부로 출력하는 씨피유를 더 포함할 수 있다. 바람직하게, 상기 자이로 센서, 상기 아날로그-디지털 변환부, 상기 타이머, 상기 메모리부 및 상기 씨피유는 하나의 칩으로 구현될 수 있다.In this embodiment, the timer provides a digital sampling period of the analog-to-digital converter, a memory unit for storing the digital conversion value output from the analog-to-digital converter, and writes the digital conversion value to the memory unit, The CPU may further include a CPI reading the digital conversion value stored in the memory and outputting the digital conversion value to the outside. Preferably, the gyro sensor, the analog-to-digital converter, the timer, the memory unit and the CPI may be implemented as a single chip.

본 발명에 따르면, 이미지 센서의 센서면의 후방에 센서면의 중심축과 중심축을 공유하도록 자이로 센서를 배치함으로써 손떨림이 발생하는 경우 센서면의 움직임을 오차 없이 검출함으로써 손떨림 보정의 정확도를 현저하게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, by placing the gyro sensor to share the central axis and the central axis of the sensor surface behind the sensor surface of the image sensor, when the hand shake occurs by detecting the movement of the sensor surface without error, the accuracy of the hand shake correction is significantly improved. It can be effected.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시형태를 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에 도시된 구성요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다는 점을 유념해야 할 것이다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Embodiment of this invention is provided in order to demonstrate this invention more completely to the person skilled in the art to which this invention belongs. Therefore, it should be noted that the shape and size of the components shown in the drawings may be exaggerated for more clear explanation.

도 1의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일실시형태에 따른 카메라 모듈의 측면도 및 후면도이고, 도 2는 본 발명의 일실시형태에 따른 카메라 모듈의 분해도이다.1 (a) and (b) are a side view and a rear view of a camera module according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is an exploded view of the camera module according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시형태에 따른 카메라 모듈은 이미지 센서(12) 및 상기 이미지 센서(12)의 센서면 중심축이 중심을 통과하도록 상기 이미지 센서(12)의 후방에 상기 이미지 센서(12)와 나란하게 고정 배치된 자이로 센서(13)를 포함할 수 있다.1 and 2, the camera module according to the embodiment of the present invention has the image sensor 12 and the image sensor 12 so that the central axis of the sensor surface of the image sensor 12 passes through the center It may include a gyro sensor 13 is fixedly arranged parallel to the image sensor 12 at the rear of the.

상기 이미지 센서(12)는 디지털 촬영 장치에 통상 사용되는 CMOS 또는 CCD 등의 고체촬상소자와 이 고체촬상소자로부터 출력된 아날로그 전기신호를 디지털값으로 변환 출력하는 아날로그-디지털 변환부를 포함할 수 있다. 상기 이미지 센서(12)에는 각각이 컬러값(베이어 패턴 이미지의 경우에는 화소당 한가지 색상의 컬러값)을 갖는 복수의 화소로 이루어진 이미지 프레임에 해당되는 신호가 출력된다.The image sensor 12 may include a solid-state image pickup device such as a CMOS or CCD commonly used in a digital photographing apparatus, and an analog-to-digital converter for converting and outputting an analog electric signal output from the solid-state image pickup device to a digital value. The image sensor 12 outputs a signal corresponding to an image frame consisting of a plurality of pixels, each of which has a color value (a color value of one color per pixel in the case of a Bayer pattern image).

상기 자이로 센서(13)는 각속도를 검출함으로써 카메라 모듈의 움직임을 검출한다. 카메라 모듈의 움직임은 크게 축을 중심으로 회전하는 회전 움직임과, 축을 따라 움직이는 선형 움직임을 포함할 수 있다. The gyro sensor 13 detects the movement of the camera module by detecting the angular velocity. The movement of the camera module may include a rotational movement that is largely rotated about an axis, and a linear movement that moves along an axis.

먼저, 상기 회전 움직임은, 도 6의 (a)에 도시된 것과 같이 카메라 모듈의 일지점을 지나는 수평좌표축(x축)을 회전축으로 하여 상하방향의 회전 움직임을 의미하는 피치(pitch)와, 도 2의 (b) 에 도시된 것과 같이 카메라 모듈의 일지점을 지나는 수직좌표축(y축)을 회전축으로 하여 좌우방향의 회전 움직임을 의미하는 요(yaw)와, 도 2의 (c)에 도시된 것과 같이 카메라 모듈의 일지점을 전후방향으로 지나는 광축(z축)을 회전축으로 한 회전 움직임을 의미하는 롤(roll)을 포함할 수 있다.First, as shown in (a) of FIG. 6, the rotational movement may include a pitch indicating an up and down rotational movement using a horizontal coordinate axis (x-axis) passing through a point of the camera module as the rotational axis, and FIG. As shown in (b) of FIG. 2, the yaw means rotational movement in the left and right direction, with the vertical axis (y-axis) passing through one point of the camera module as the rotation axis, and shown in FIG. As such, it may include a roll representing a rotational movement of the optical axis (z-axis) passing through one point of the camera module in the front and rear direction as the rotation axis.

다음으로, 상기 선형 움직임은, 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 카메라 모듈의 수평좌표축(x축) 방향의 움직임과, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 카메라 모듈의 수직좌표축(y축) 방향의 움직임과, 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이 카메라 모듈의 전후방향으로 배치된 광축(z축) 방향의 움직임을 포함할 수 있다.Next, as shown in (a) of FIG. 7, the linear movement is a movement in the horizontal coordinate axis (x-axis) direction of the camera module and a vertical coordinate axis of the camera module as shown in FIG. 7 (b). It may include the movement in the (y-axis) direction and the movement in the optical axis (z-axis) arranged in the front-back direction of the camera module as shown in (c) of FIG. 7.

상기 자이로 센서(13)는 2차원의 이미지 프레임에서 큰 움직임을 나타내는 피치와 요의 두가지 회전 움직임 양을 검출하는 2축 자이로 센서를 채용할 수 있고, 더욱 정확한 손떨림 보정을 위해 피치, 요 및 롤의 움직임 양을 모두 검출하는 3축 자이로 센서를 채용할 수도 있다. 상기 자이로 센서(13)에 의해 검출된 피치, 요, 롤에 해당하는 움직임은, 손떨림 보정 방식 및 보정 방향에 따라 적절한 물리량으로 변환될 수 있다.The gyro sensor 13 may employ a two-axis gyro sensor that detects two rotational amounts of pitch and yaw representing a large motion in a two-dimensional image frame, and for more accurate image stabilization, It is also possible to employ a three-axis gyro sensor that detects both movement amounts. The movement corresponding to the pitch, yaw, and roll detected by the gyro sensor 13 may be converted into an appropriate physical quantity according to the image stabilization method and the correction direction.

이에 더하여, 본 발명의 일실시형태에 따른 카메라 모듈은, 상기 이미지 센서(12)의 센서면 전방에 배치되는 렌즈부(11)와, 상기 렌즈부(11) 및 상기 이미지 센서(12)를 수납하는 하우징부(14) 및 상기 하우징부(14)와 상기 자이로 센서(13)가 부착되며, 상기 하우징부(14)와 상기 자이로 센서(13)의 신호 입출력 경로를 제공하는 인쇄회로기판(15)을 더 포함할 수 있다.In addition, the camera module according to the embodiment of the present invention accommodates the lens unit 11 disposed in front of the sensor surface of the image sensor 12, the lens unit 11, and the image sensor 12. A printed circuit board 15 to which a housing part 14 and the housing part 14 and the gyro sensor 13 are attached, and which provide a signal input / output path between the housing part 14 and the gyro sensor 13. It may further include.

도 2에 도시된 것과 같이, 본 발명은 이미지 센서(12)의 센서면과 자이로 센서(13)의 중심이 동일한 직선축(A) 상에 위치하도록 나란히 고정 배치된다. 상기 자이로 센서(13)는 각속도로서 움직임을 검출하는 센서이므로, 본 발명에서와 같이, 동일 중심축(A)을 갖도록 나란히 이미지 센서(12)와 고정 배치 됨으로써 이미지 센서(12)의 센서면의 움직임에 의한 각속도와 실질적으로 동일한 각속도를 검출할 수 있게 된다.As shown in FIG. 2, the present invention is fixedly arranged side by side such that the sensor surface of the image sensor 12 and the center of the gyro sensor 13 are located on the same linear axis A. FIG. Since the gyro sensor 13 is a sensor that detects motion as an angular velocity, as in the present invention, the gyro sensor 13 is fixedly disposed side by side with the image sensor 12 to have the same central axis A, thereby moving the sensor surface of the image sensor 12. It is possible to detect an angular velocity substantially equal to the angular velocity by.

특히, 도 1에 도시된 것과 같이, 하우징(14)의 내부에 이미지 센서(12)가 부착되고, 이미지 센서(12)가 부착된 내부면과 대응되는 외부면이 인쇄회로기판(15)의 일면에 부착되고, 상기 인쇄회로기판(15)의 타면에 상기 자이로 센서(13)가 배치되는 구조로 카메라 모듈(10)이 구현되는 경우, 이미지 센서(12)와 자이로 센서(13) 사이에는 얇은 두께의 인쇄회로기판(15)만 배치되므로 이미지 센서(12)의 센서면의 실제 움직임과 이를 검출한 자이로 센서(13)의 출력값 사이의 오차는 더욱 감소할 수 있게 된다.In particular, as shown in FIG. 1, the image sensor 12 is attached to the inside of the housing 14, and the outer surface corresponding to the inner surface to which the image sensor 12 is attached is one surface of the printed circuit board 15. When the camera module 10 is implemented in a structure in which the gyro sensor 13 is disposed on the other surface of the printed circuit board 15, a thin thickness is formed between the image sensor 12 and the gyro sensor 13. Since only the printed circuit board 15 is disposed, the error between the actual movement of the sensor surface of the image sensor 12 and the output value of the gyro sensor 13 that detects it may be further reduced.

도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시형태에 따른 카메라 모듈이 적용된 촬영장치의 손떨림 보정 관련 구성을 도시한 블록 구성도이다.3 and 4 are block diagrams showing the image stabilization related configuration of the photographing apparatus to which the camera module according to the embodiment of the present invention is applied.

도 3은 2축 자이로 센서(13)에 의해 검출된 피치와 요를 이용하여 이미지 센 서(12)에 의해 검출된 이미지 프레임의 출력 영역을 조정하여 손떨림 보정을 구현하는 방식을 도시한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시형태는, 상기 자이로 센서(13)에서 출력되는 검출 신호를 처리하기 위한 자이로 센서 신호 처리부(31)를 더 포함할 수 있다. 이 자이로 센서 신호 처리부(31)는 상기 자이로 센서의 아날로그 출력을 디지털로 변환하는 아날로그-디지털 변환부(ADC)(311)와, 상기 아날로그-디지털 변환부(311)의 디지털 샘플링 주기를 제공하는 타이머(312)와, 상기 아날로그-디지털 변환부(311)에서 출력된 디지털 변환값을 저장하는 메모리부(314) 및 상기 메모리부(314)에 상기 디지털 변환값을 기록하고, 상기 메모리(314)에 저장된 상기 디지털 변환값을 읽어들여 외부로 출력하는 씨피유(CPU)(313)를 더 포함할 수 있다.3 illustrates a method of implementing image stabilization by adjusting an output area of an image frame detected by the image sensor 12 using the pitch and yaw detected by the biaxial gyro sensor 13. As shown in FIG. 3, one embodiment of the present invention may further include a gyro sensor signal processor 31 for processing a detection signal output from the gyro sensor 13. The gyro sensor signal processor 31 is an analog-to-digital converter (ADC) 311 for converting the analog output of the gyro sensor to digital, and a timer for providing a digital sampling period of the analog-to-digital converter 311. 312, the memory unit 314 for storing the digital conversion value output from the analog-to-digital conversion unit 311, and the digital conversion value is recorded in the memory unit 314, and stored in the memory 314. The CPU may further include a CPU 313 for reading out the stored digital conversion value and outputting the digital conversion value.

바람직하게, 상기 자이로 센서(13)와 아날로그-디지털 변환부(311)는 하나의 칩 형태로 구현될 수 있다. 더욱 바람직하게, 상기 자이로 센서(13)와 아날로그-디지털 변환부(311), 타이머(312), 씨피유(313) 및 메모리부(314)를 포함하는 자이로 센서 신호 처리부(31)는 하나의 칩 형태로 구현될 수 있다. 종래에는 자이로 센서(13)와 이 자이로 센서(13)로부터 출력된 신호를 처리하기 위한 아날로그-디지털 변환부(311)를 포함하는 자이로 센서 신호 처리부(31)가 각기 다른 칩으로 구현됨으로써 각각의 칩을 배치하기 위한 공간이 필요하여 카메라 모듈의 소형화에 불리하였다. 그러나, 본 발명은 자이로 센서(13)와 자이로 센서로부터 출력되는 신호를 처리하는 신호 처리부(31)를 하나의 칩으로 원칩화 함으로써 카메라 모듈의 전체 부피를 감소시키고, 카메라 모듈에 손떨림 보정을 적용하는데 유연성을 제공할 수 있다.Preferably, the gyro sensor 13 and the analog-to-digital converter 311 may be implemented in a single chip form. More preferably, the gyro sensor signal processor 31 including the gyro sensor 13, the analog-to-digital converter 311, the timer 312, the CPI 313, and the memory 314 is in the form of a single chip. It can be implemented as. In the related art, the gyro sensor signal processor 31 including the gyro sensor 13 and the analog-digital converter 311 for processing the signal output from the gyro sensor 13 is implemented by different chips, thereby providing each chip. The space required for arranging the device was disadvantageous in miniaturization of the camera module. However, the present invention is flexible by reducing the total volume of the camera module by applying one chip to the gyro sensor 13 and the signal processor 31 for processing signals output from the gyro sensor, and applying image stabilization to the camera module. Can be provided.

촬영이 개시되면, 자이로 센서(13)가 카메라 모듈의 회전 움직임 양을 검출하고, 이 검출된 회전 움직임 양은 타이머(312)에 의해 결정되는 샘플링 주기로 아날로그-디지털 변환부(311)에 의해 디지털값으로 변환될 수 있다. 씨피유(313)는 디지털값으로 변환되어 입력되는 회전 움직임 양을 소정 시간단위로 적산하여 메모리(314)에 기록할 수 있다. 상기 자이로 센서(13)에서 검출되어 출력되는 회전 움직임 양은 각속도에 해당하는 양일 수 있다. 상기 씨피유(313)는 메모리(314)에 저장된 디지털값의 회전 움직임 양을 읽어들여 손떨림 보정 연산을 수행하는 출력 이미지 결정부(33)로 출력할 수 있다. 한편, 상기 자이로 센서(13)가 3축 자이로 센서인 경우, 피치, 요, 롤의 세 가지 회전 움직임 양이 모두 저장 및 출력될 수 있을 것이다. 또한, 상기 적산되는 시간단위는, 손떨림 보정이 이미지 프레임 단위로 이루어짐을 감안하여 프레임 간격에 해당하는 시간일 수 있다. 상기 씨피유(313)는 메모리(115)에 저장된 각속도에 상응하는 회전 움직임 양을 읽어들인 후 이미지의 픽셀에 해당하는 회전 움직임 양으로 변환하여 출력할 수 있다.When shooting is started, the gyro sensor 13 detects the amount of rotational movement of the camera module, and the detected amount of rotational movement is converted into a digital value by the analog-digital converter 311 at a sampling period determined by the timer 312. Can be converted. The CPI 313 may accumulate the amount of rotational movement converted into a digital value and input in a predetermined time unit and may record the result in the memory 314. The amount of rotational movement detected and output by the gyro sensor 13 may be an amount corresponding to the angular velocity. The CPI 313 may read an amount of rotational movement of the digital value stored in the memory 314 and output the read amount to the output image determiner 33 that performs the image stabilization operation. On the other hand, if the gyro sensor 13 is a three-axis gyro sensor, all three rotational movement amounts of pitch, yaw, roll may be stored and output. In addition, the integrated time unit may be a time corresponding to a frame interval in consideration of image stabilization that is performed in units of image frames. The CPI 313 may read an amount of rotational movement corresponding to the angular velocity stored in the memory 115 and convert the amount of rotational movement into an amount of rotational movement corresponding to the pixel of the image.

출력 이미지 결정부(33)는 입력받은 회전 움직임 양을 이용하여 이미지 프레임의 보정에 사용될 수평, 수직 방향의 보정양을 연산하게 된다. 예를 들어, 출력 이미지 결정부(33)는 입력받은 요(yaw)에 해당하는 움직임 양을 변환하여 그에 상응하는 2차원 이미지 프레임 상의 수평방향 움직임 양을 산출하고 이를 보정하기 위한 수평방향 움직임 보정양을 결정한다. 또한, 출력 이미지 결정부(33)는 입력받은 피치(pitch)에 해당하는 움직임 양을 변환하여 그에 상응하는 2차원 이미지 프 레임 상의 수직방향 움직임 양을 산출하고 이를 보정하기 위한 수직방향 움직임 보정양을 결정한다.The output image determiner 33 calculates the horizontal and vertical correction amounts to be used to correct the image frame by using the input rotational movement amount. For example, the output image determiner 33 converts the amount of motion corresponding to the received yaw, calculates the amount of horizontal motion on the corresponding two-dimensional image frame, and corrects the horizontal motion correction amount for correcting the amount of motion. Determine. In addition, the output image determiner 33 converts the motion amount corresponding to the input pitch, calculates the vertical motion amount on the corresponding two-dimensional image frame, and calculates a vertical motion correction amount for correcting the motion amount. Decide

상기 출력 이미지 결정부(33)는 상기와 같이 결정된 수평방향 및 수직방향 움직임 보정양을 적용하여 손떨림에 의한 움직임이 보정된 출력 이미지 프레임의 위치를 결정한다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 출력 이미지 프레임(점선 사각형)은 이미지 센서로부터 입력되는 입력 이미지 프레임(실선 사각형)보다 적은 화소를 포함하는 프레임으로 그 사전에 사이즈가 미리 결정될 수 있으며, 전술한 것과 같이 연산된 수평방향 및 수직방향 움직임 보정양 만큼 출력 이미지 프레임의 시작 좌표((X₁, Y₁)-(X₇, Y₇))를 각 입력 이미지 프레임마다 변경시켜 결정한다. 이로써 상기 출력 이미지 결정부(33)는 손떨림에 의한 움직임이 보정된 이미지 프레임을 결정할 수 있게 된다. 상기 입력 이미지 프레임은 이미지 처리부(32)에 의해 생성될 수 있다. 상기 이미지 처리부(32)는 이미지 센서(12)로부터 출력된 신호를 입력받아 다양한 이미지 처리 기법들(컬러보간, 감마조정, 선명도 및 휘도 조정 등)을 적용하여 입력 이미지 프레임을 생성한다.The output image determination unit 33 determines the position of the output image frame in which the motion caused by the hand shake is corrected by applying the horizontal and vertical motion correction amounts determined as described above. For example, as shown in FIG. 5, the output image frame (dotted rectangle) is a frame including fewer pixels than the input image frame (solid rectangle) input from the image sensor, and the size thereof may be predetermined in advance. It is determined by changing the starting coordinates (X ₁ , Y ₁ )-(X ₇ , Y ₇ ) of the output image frame for each input image frame by the horizontal and vertical motion correction amounts calculated as described above. As a result, the output image determination unit 33 may determine an image frame in which movement due to hand shake is corrected. The input image frame may be generated by the image processor 32. The image processor 32 receives a signal output from the image sensor 12 and applies various image processing techniques (color interpolation, gamma adjustment, sharpness and luminance adjustment, etc.) to generate an input image frame.

이어, 영상압축부/YUV 출력부(34)는, 이미지 처리부(32)에서 출력되는 입력 이미지 프레임으로부터 상기 출력 이미지 결정부(33)에 의해 결정된 출력 프레임에 해당하는 이미지 프레임 영역을 압축하거나 YUV 신호로 출력한다. Subsequently, the image compressor / YUV output unit 34 compresses an image frame region corresponding to the output frame determined by the output image determiner 33 from the input image frame output from the image processor 32 or YUV signal. Will output

디스플레이부(35)는 상기 YUV 신호를 인간이 시각적으로 인식할 수 있도록 디스플레이하고, 영상 저장부(134)는 상기 압축된 이미지 프레임을 저장할 수 있 다.The display unit 35 may display the YUV signal to be visually recognized by a human, and the image storage unit 134 may store the compressed image frame.

한편, 도 4는 도 3에 도시된 것과는 다른 방식의 손떨림 보정 방식의 예를 도시한다. 도 4에 도시된 손떨림 보정 방식은 통상 '광학식 손떨림 보정 방식'으로 지칭되는 기법으로, 자이로 센서(13) 및 자이로 센서 신호 처리부(31)의 구성 및 동작은 도 3에 도시된 손떨림 보정 구성과 거의 유사하나, 자이로 센서 신호 처리부(31)에서 출력되는 피치, 요의 양의 물리량이 픽셀 단위가 아니라 렌즈이 구동량에 해당하는 값이다. 도 4에 도시된 손떨림 보정 방식은 렌즈의 위치를 이동시켜 움직임을 보정하는 방식으로, 자이로 센서 신호 처리부(31)에서 출력되는 렌즈 움직임에 해당하는 구동양을 렌즈 구동부(41)에서 입력받고, 이 구동양을 보정하도록 렌즈구동부(41)가 렌즈(11)의 위치를 조정함으로써 손떨림 보정을 달성할 수 있다. 구체적으로 도시하지는 않았지만, 상기 렌즈 구동부(41)는 렌즈에 물리력을 직접 제공하는 액추에이터 또는 스텝모터 등과 같은 이동수단과 이 이동수단을 상기 구동양에 따라 구동하는 구동 IC로 이루어질 수 있다.On the other hand, Figure 4 shows an example of the image stabilization method different from that shown in FIG. The image stabilization method illustrated in FIG. 4 is a technique commonly referred to as an 'optical image stabilization method', and the configuration and operation of the gyro sensor 13 and the gyro sensor signal processor 31 are almost the same as those of the image stabilization configuration shown in FIG. 3. Similarly, the physical quantity of the pitch and yaw amount output from the gyro sensor signal processor 31 is not a pixel unit but a value corresponding to the driving amount of the lens. The image stabilization method illustrated in FIG. 4 is a method of correcting movement by moving a position of a lens, and receives a driving amount corresponding to lens movement output from the gyro sensor signal processing unit 31 from the lens driving unit 41. Image stabilization can be achieved by the lens driver 41 adjusting the position of the lens 11 to correct the driving amount. Although not shown in detail, the lens driver 41 may include a moving means such as an actuator or a step motor that directly provides a physical force to the lens, and a driving IC that drives the moving means according to the driving amount.

전술한 바와 같이, 본 발명에 다르면, 이미지 센서(12)의 센서면의 후방에 센서면의 중심축(A)과 중심축을 공유하도록 자이로 센서(13)를 배치함으로써 손떨림이 발생하는 경우 센서면의 움직임을 오차 없이 검출함으로써 손떨림 보정의 정확도를 현저하게 향상시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, when hand shake occurs by arranging the gyro sensor 13 to share the central axis with the central axis A of the sensor surface behind the sensor surface of the image sensor 12. By detecting the motion without error, the accuracy of image stabilization can be significantly improved.

이에 더하여, 카메라 모듈(10)의 움직임을 검출하는 자이로 센서(13)와 이 자이로 센서(13)로부터 출력된 검출 신호를 처리하기 위한 자이로 센서 신호 처리부(31)를 하나의 칩 형태로 원칩화 함으로써 카메라 모듈의 소형화를 달성할 수 있다.In addition, the gyro sensor 13 for detecting the movement of the camera module 10 and the gyro sensor signal processor 31 for processing the detection signal output from the gyro sensor 13 are formed in one chip to form a camera. Miniaturization of the module can be achieved.

본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위 및 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.In the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the following claims and their equivalents.

도 1의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일실시형태에 따른 카메라 모듈의 측면도 및 후면도이다.1A and 1B are side and rear views of a camera module according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일실시형태에 따른 카메라 모듈의 분해도이다.2 is an exploded view of a camera module according to an embodiment of the present invention.

도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시형태에 따른 카메라 모듈이 적용된 촬영장치의 손떨림 보정 구성을 도시한 블록 구성도이다.3 and 4 are block diagrams showing the image stabilization configuration of a photographing apparatus to which a camera module according to an embodiment of the present invention is applied.

도 5는 도 3에 도시된 구성에 의한 손떨림 보정 방법을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 5 is a diagram for describing a camera shake correction method using the configuration shown in FIG. 3.

도 6의 (a) 내지 (c)는 손떨림에 의해 발생하는 카메라 모듈의 회전 움직임을 도시한 도면이다.6 (a) to 6 (c) are diagrams showing a rotational movement of the camera module caused by hand shaking.

도 7의 (a) 내지 (c)는 손떨림에 의해 발생하는 카메라 모듈의 선형 움직임을 도시한 도면이다.7 (a) to 7 (c) are diagrams illustrating linear movements of the camera module caused by camera shake.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

10: 카메라 모듈 11: 렌즈부10: camera module 11: lens unit

12: 이미지 센서 13: 자이로 센서12: image sensor 13: gyro sensor

14: 하우징부 15: 가요성 인쇄회로기판14: housing portion 15: flexible printed circuit board

Claims

An image sensor for detecting light and generating an image frame corresponding thereto;

A gyro sensor fixedly arranged side by side behind the image sensor such that a central axis of the sensor surface of the image sensor passes through the center;

An analog-digital converter configured to convert the analog output of the gyro sensor into digital;

A timer providing a digital sampling period of the analog-digital converter;

A memory unit for storing the digital conversion value output from the analog-digital conversion unit; And

And recording the digital conversion value into the memory unit, and reading and outputting the digital conversion value stored in the memory to the outside,

The gyro sensor, the analog-to-digital converter, the timer, the memory unit and the CPI is a camera module, characterized in that implemented as a single chip.

The method of claim 1,

A lens unit disposed in front of a sensor surface of the image sensor;

A housing part accommodating the lens part and the image sensor; And

And a printed circuit board to which the housing portion and the gyro sensor are attached, and which provide a signal input / output path between the housing portion and the gyro sensor.

The method of claim 2,

The housing unit is attached to one surface of the printed circuit board, the gyro sensor is a camera module, characterized in that attached to the other surface of the printed circuit board.

The method of claim 2, wherein the printed circuit board,

A camera module, characterized in that it is a flexible printed circuit board.

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