KR100958369B1 - 손떨림 보정 기능이 구비된 영상촬영장치 - Google Patents

손떨림 보정 기능이 구비된 영상촬영장치 Download PDF

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Abstract

개시된 내용은 손떨림 보정 기능이 구비된 영상촬영장치에 관한 것으로서, 영상촬영장치의 구동을 제어하는 각종 회로 소자들로 구성되는 기판상에 설치되며, 촬상되는 피사체의 상을 캡처하여 소정의 영상신호로 변환시켜 출력하는 촬상소자와; 촬상소자에 피사체의 상을 형성시키는 렌즈가 하나 이상 격납되는 렌즈 경통과; 자동 초점 기능, 줌 기능을 수행하는 렌즈 경통기구와; 촬영대상 피사체의 상을 반사시키는 가동 거울과; 가동 거울에서 반사된 피사체의 상을 촬상소자 방향으로 반사시키며, 적외선 영역을 포함한 일부 가시광은 분기시켜 후면으로 출력하는 검출광 분기 거울과; 검출광 분기 거울의 후방에 설치되며, 검출광 분기 거울에서 분기된 피사체의 상을 감지하는 감지센서와; 감지센서로부터 입력되는 감지신호를 토대로 사용자의 손떨림에 따른 움직임을 검출하며, 손떨림에 의한 진동이 상쇄되는 방향으로 가동 거울을 틸트시키기 위한 제어신호를 생성하여 출력하는 틸트 제어부; 및 가동 거울의 후면에 설치되며, 틸트 제어부로부터 입력되는 제어신호에 따라 손떨림에 의한 진동이 상쇄되는 방향으로 가동 거울을 틸트시켜 촬상소자에 형성되는 상이 고정되도록 하는 틸트 구동부를 포함한다.
따라서, 본 발명은 소정의 피사체를 촬영하는 사용자의 손떨림에 의하여 화질이 저하되는 문제점을 개선하는 효과를 제공한다.
영상촬영장치, 카메라, 손떨림 보정, 틸트

Description

손떨림 보정 기능이 구비된 영상촬영장치{Image photographing apparatus having a vibration correction function}
본 발명은 영상촬영장치에 관한 것이다.
보다 상세하게는 영상촬영장치로 소정의 피사체를 촬영하는 사용자의 손떨림에 의한 영상 화질 저하를 개선할 수 있도록 하는 손떨림 보정 기능이 구비된 영상촬영장치에 관한 것이다.
최근 들어 멀티미디어 관련 기술이 급격하게 발전하면서 고화질 동영상, 사진 등에 대한 일반인들의 수요가 증대되고 있으며, 이에 따라 자동초점 기능, 광학 줌 기능 등을 갖추고 있는 수백만 화소급의 고기능 영상촬영장치가 점차 보편화되어 가고 있다.
또한, 영상촬영장치 제조업체 측에서는 이러한 고기능의 기능을 구비한 영상촬영장치에 추가적인 기능으로 사용자의 손떨림 현상에 의한 화질 저하 문제를 개선하기 위한 손떨림 보정 기능을 부가시키고 있다. 이에 따라 손떨림 보정 기능을 통해 영상촬영장치를 들고 촬영하는 사용자의 손떨림이 발생되는 경우에도 최적의 화질을 얻을 수 있게 되었다.
도 1은 상술한 바와 같은 종래의 손떨림 보정 기능이 구비된 영상촬영장치의 구성을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도시된 바와 같이 종래의 손떨림 보정 기능이 구비된 영상촬영장치는, 카메라 CPU(1), 촬상소자(2), 촬상소자(2)에 피사체의 영상을 형성하는 렌즈군(3), 피사체의 상을 감지하는 감지센서(4), 감지센서(4)에서 감지된 신호를 토대로 손떨림 량을 검출하고 렌즈구동부(6)에 인가할 손떨림 보정을 위한 제어신호를 생성하는 렌즈구동 제어부(5), 렌즈구동 제어부(5)의 손떨림 보정을 위한 제어신호에 따라 렌즈군(3)을 구성하는 렌즈 중 일부 렌즈를 촬상소자(2) 광축에 대해 수직한 방향으로 구동하여 손떨림 보정을 수행하는 렌즈구동부(6), 각 영상촬영장치에 구비되어 있는 일반적 기구 및 광학부재 등으로 구성된다.
이와 같이 구성된 영상촬영장치의 작동과정을 설명하면 다음과 같다.
우선 영상촬영장치를 들고 촬영을 수행하는 사용자의 손떨림에 의하여 영상촬영장치 전체에 떨림이 발생할 경우, 영상촬영장치가 촬영 중 피사체에 대해 상대적으로 움직이므로 촬상소자(2)에 형성된 피사체의 상에 떨림이 발생하게 된다.
감지센서(4)에서는 피사체의 상을 감지하여 감지신호를 렌즈구동 제어부(5)로 출력하고, 렌즈구동 제어부(5)에서는 감지센서(4)의 감지신호를 토대로 영상촬영장치의 실제 떨림 량을 계산한 후 이를 상쇄시키기 위해 렌즈의 구동 정도를 연산하여 렌즈구동부(6)로 제공한다.
그러면 렌즈구동부(6)에서는 렌즈구동 제어부(5)로부터 입력된 손떨림 보정을 위한 제어신호에 따라 렌즈군(3)의 수직 구동을 일으켜 촬상소자(2)에 형성된 상이 떨림 없이 고정되도록 한다.
그러나, 상술한 바와 같은 종래의 영상촬영장치의 손떨림 보정 기능은, 렌즈의 직접적인 이동 방식이기 때문에 필연적으로 화질 저하를 수반하는 문제점이 있었다. 즉, 렌즈군 내의 특정 렌즈를 광축에 대해 수직하고, 손떨림을 상쇄시키는 방향으로 구동하여 손떨림을 보정하는 방식이기 때문에 렌즈군의 일부가 광축에서 벗어나는 결과가 되어 모든 렌즈가 광축에 있는 경우 얻을 수 있는 광학계 최적 화질에 비하여 화질의 저하가 발생되는 것이다.
또한, 종래의 손떨림 보정 기능이 구비된 영상촬영장치는, 렌즈군의 외곽 부위에 렌즈구동부가 설치되기 때문에 영상촬영장치를 소형으로 제작하기 어려운 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결할 수 있도록, 영상촬영장치로 소정의 피사체를 촬영하는 사용자의 손떨림에 의한 영상 화질 저하를 개선할 수 있도록 하는 손떨림 보정 기능이 구비된 영상촬영장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 피사체로부터의 광진행 방향에 위치한 거울을 2축 틸트 구동하여 손떨림 보정을 수행할 수 있도록 하는 손떨림 보정 기능이 구비된 영상촬영장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 피사체로부터의 광진행 방향에 위치한 거울을 2축 틸트 구동할 때, 자석과 코일을 이용한 전자기적인 힘을 이용하여 틸트 구동하도록 하는 손떨림 보정 기능이 구비된 영상촬영장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 피사체로부터의 광진행 방향에 위치한 감지센서에서 감지한 피사체 영상을 토대로 손떨림 정도를 확인하여 손떨림을 상쇄시키는 방향으로 거울을 틸트 구동하도록 하는 손떨림 보정 기능이 구비된 영상촬영장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 영상촬영장치 내에 구비된 가속도 센서 또는 자이로 센서를 통해 손떨림 정도를 확인하여 손떨림을 상쇄시키는 방향으로 거울을 틸트 구동하도록 하는 손떨림 보정 기능이 구비된 영상촬영장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 피사체, 렌즈, 촬상소자의 광축을 정렬하기 위하여 2개의 거울을 사용함으로써, 영상촬영장치의 박형화를 구현할 수 있도록 하는 손떨림 보정 기능이 구비된 영상촬영장치를 제공하는 데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 손떨림 보정 기능이 구비된 영상촬영장치는, 영상촬영장치의 구동을 제어하는 각종 회로 소자들로 구성되는 기판상에 설치되며, 촬상되는 피사체의 상을 캡처하여 소정의 영상신호로 변환시켜 출력하는 촬상소자와; 촬상소자에 피사체의 상을 형성시키는 렌즈가 하나 이상 격납되는 렌즈 경통과; 자동 초점 기능, 줌 기능을 수행하는 렌즈 경통기구와; 촬영대상 피사체의 상을 반사시키는 가동 거울과; 가동 거울에서 반사된 피사체의 상을 촬상소자 방향으로 반사시키며, 적외선 영역을 포함한 일부 가시광은 분기시켜 후면으로 출력하는 검출광 분기 거울과; 검출광 분기 거울의 후방에 설치되며, 검출광 분기 거울에서 분기된 피사체의 상을 감지하는 감지센서와; 감지센서로부터 입력되는 감지신호를 토대로 사용자의 손떨림에 따른 움직임을 검출하며, 손떨림에 의한 진동이 상쇄되는 방향으로 가동 거울을 틸트시키기 위한 제어신호를 생성하여 출력하는 틸트 제어부; 및 가동 거울의 후면에 설치되며, 틸트 제어부로부터 입력되는 제어신호에 따라 손떨림에 의한 진동이 상쇄되는 방향으로 가동 거울을 틸트시켜 촬상소자에 형성되는 상이 고정되도록 하는 틸트 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때 제 1 실시예의 검출광 분기 거울은, 피사체로부터의 광진행 방향면이 광학적 코팅 처리되어, 가동 거울에서 반사된 가시광의 대부분을 촬상소자 방향으로 반사하여 분기시키며, 가동 거울에서 반사된 적외선 영역을 포함한 일부 가시광을 감지센서 방향으로 분기시키는 것이 바람직하다.
그리고 제 1 실시예의 렌즈 경통은, 렌즈 설계에 따라 선택적으로 하나 이상 사용할 수 있으며, 하나 이상 사용할 때 가동 거울 전방, 가동 거울과 검출광 분기 거울 사이, 검출광 분기 거울과 촬상소자 사이에 선택적으로 설치하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 손떨림 보정 기능이 구비된 영상촬영장치는, 영상촬영장치의 구동을 제어하는 각종 회로 소자들로 구성되는 기판상에 설치되며, 촬상되는 피사체의 상을 캡처하여 소정의 영상신호로 변환시켜 출력하는 촬상소자와; 촬상소자에 피사체의 상을 형성시키는 렌즈가 하나 이상 격납되는 렌즈 경통과; 자동 초점 기능, 줌 기능을 수행하는 렌즈 경통기구와; 촬영대상 피사체의 상을 반사시키는 가동 거울과; 가동 거울에서 반사된 피사체의 상을 촬상소자 방향으로 반사시키며, 적외선 영역을 포함한 일부 가시광은 분기시켜 후면으로 출력하는 검출광 분기 거울과; 사용자의 조작에 따른 영상촬영장치 자체의 가속도, 진동과 같은 운동상태를 감지하는 감지센서와; 감지센서에서 감지한 영상촬영기기 자체의 운동상태 정보를 토대로 사용자의 손떨림에 따른 움직임을 검출하며, 손떨림에 의한 진동이 상쇄되는 방향으로 가동 거울을 틸트시키기 위한 제어신호를 생성하여 출력하는 틸트 제어부; 및 가동 거울의 후면에 설치되며, 틸트 제어부로부터 입력되는 제어신호에 따라 손떨림에 의한 진동이 상쇄되는 방향으로 가동 거울을 틸트시켜 촬상소자에 형성되는 상이 고정되도록 하는 틸트 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때 제 2 실시예의 감지센서는, 가속도 센서 또는 자이로 센서인 것이 바람직하다.
그리고 제 2 실시예의 검출광 분기 거울은, 피사체로부터의 광진행 방향면이 광학적 코팅 처리되어, 가동 거울에서 반사된 가시광의 대부분을 촬상소자 방향으로 반사하여 분기시키며, 가동 거울에서 반사된 적외선 영역은 후방으로 분기시키 는 것이 바람직하다.
그리고 제 2 실시예의 렌즈 경통은, 렌즈 설계에 따라 선택적으로 하나 이상 사용할 수 있으며, 하나 이상 사용할 때 가동 거울 전방, 가동 거울과 검출광 분기 거울 사이, 검출광 분기 거울과 촬상소자 사이에 선택적으로 설치하는 것이 바람직하다.
이상에서와 같이 본 발명의 손떨림 보정 기능이 구비된 영상촬영장치에 따르면, 영상촬영장치로 소정의 피사체를 촬영하는 사용자의 손떨림이 발생될 경우 피사체로부터의 광진행 방향에 위치한 가동 거울을 전자기적인 힘을 통해 2축 틸트 구동하여 손떨림 보정을 수행함으로써, 손떨림에 의하여 화질이 저하되는 문제점을 해소하는 효과가 있다.
또한, 피사체, 렌즈, 촬상소자의 광축을 정렬하기 위하여 가동 거울 및 검출광 분기 거울을 사용함으로써, 손떨림 보정 기능이 구비된 영상촬영장치의 박형화를 구현할 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 손떨림 보정 기능이 구비된 영상촬영장치를 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 손떨림 보정 기능이 구비된 영상촬영 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 제 1 실시예의 영상촬영장치는, 기판(Printed Circuit Board)(110), 촬상소자(120), 렌즈 경통(130), 렌즈 경통 기구(140), 가동 거울(150), 검출광 분기 거울(160), 감지센서(170), 틸트 제어부(180), 틸트 구동부(190) 등으로 구성된다.
촬상소자(120)는 영상촬영장치의 구동을 제어하는 각종 회로 소자들로 구성되는 기판(110)상에 설치되며, 사용자의 조작에 따라 촬상되는 피사체의 상을 캡처하여 소정의 영상신호로 변환시켜 출력한다.
렌즈 경통(130)은 촬상소자에 피사체의 상을 형성시키는 렌즈가 하나 이상 격납된다.
이때 렌즈 경통(130)은 렌즈의 설계에 따라 선택적으로 하나 이상 사용할 수 있으며, 도 2에서와 같이 3개로 분할할 때 제 1 렌즈경통(130a)은 가동 거울(150)의 전방, 제 2 렌즈경통(130b)은 가동 거울(150)과 검출광 분기 거울(160) 사이, 제 3 렌즈경통(130c)은 검출광 분기 거울(160)과 촬상소자(120) 사이에 각각 설치하여 사용할 수 있다.
렌즈 경통 기구(140)는 영상촬영장치의 자동 초점 기능, 줌 기능 등을 수행하는 부분이다.
이때, 렌즈 경통 기구(140)는 도면상에 가동 거울(150) 전방의 제 1 렌즈경통(130a)에 구비된 것을 예로 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며, 그 이외에 제 2 렌즈경통(130b), 제 3 렌즈경통(130c)에 선택적으로 위치할 수 있다.
가동 거울(150)은 촬영대상 피사체의 상을 반사시켜 검출광 분기 거울(160) 방향으로 출력한다.
검출광 분기 거울(160)은 가동 거울(150)에서 반사된 피사체의 상을 촬상소자(120) 방향으로 반사시키며, 적외선 영역을 포함한 일부 가시광은 분기시켜 후면의 감지센서(170)로 출력한다.
감지센서(170)는 검출광 분기 거울(160)의 후방에 설치되며, 검출광 분기 거울(160)에서 분기된 피사체의 상을 감지한 후, 감지된 신호를 틸트 제어부(180)로 출력한다.
틸트 제어부(180)는 감지센서(170)로부터 입력되는 감지신호를 토대로 사용자의 손떨림에 따른 움직임을 검출하며, 손떨림에 의한 진동이 상쇄되는 방향으로 가동 거울(150)을 틸트시키기 위한 제어신호를 생성하여 틸트 구동부(190)로 출력한다.
틸트 구동부(190)는 가동 거울(150)의 후면에 설치되며, 틸트 제어부(180)로부터 입력되는 제어신호에 따라 손떨림에 의한 진동이 상쇄되는 방향으로 가동 거울(150)을 틸트시켜 촬상소자(120)에 형성되는 상이 고정되도록 한다.
도 3은 도 2의 검출광 분기 거울(160)의 측면도로서, 입사광을 반사광과 투과광이 소정의 특성을 갖도록 분기시키는 광학적 코팅면(162)이 피사체로부터의 광진행 방향에 형성된다.
즉, 검출광 분기 거울(160)은 가동 거울(150)에서 반사된 가시광의 대부분을 촬상소자(120) 방향으로 반사하여 분기시키며, 가동 거울(150)에서 반사된 적외선 영역을 포함한 일부 가시광을 감지센서(170) 방향으로 분기되도록 설계되어, 촬상소자(120)에 적외선 성분의 광이 입사되지 않도록 한다. 이에 따라 감지센서(170)에는 검출광 분기 거울(160)의 작용에 의해 촬상소자(120)에 형성되는 피사체의 상을 감지할 수 있게 된다.
도 4는 도 2의 영상촬영장치를 사용하는 과정에서 손떨림 발생에 따른 피사체의 상대적 이동을 설명하기 위한 도면으로서, 사용자의 손떨림에 의해 영상촬영장치에 떨림이 발생되면 상대적으로 피사체가 이동하게 된다. 즉, 영상촬영장치의 떨림에 의해 피사체가 촬상소자(120)에 형성되는 상의 위치가 변화되는 것이다. 이와 동시에 감지센서(170)에서 감지하는 피사체의 상도 촬상소자(120)에 형성되는 상과 동일한 위치이동이 발생된다.
도 5는 도 2의 틸트 제어부(180)에서 수행하는 손떨림 검출 방식을 설명하기 위한 도면으로서, 임의의 시간에 영상 1이 감지센서(170)에서 감지되고, 소정 시간 이후 영상 2가 감지센서(170)에서 감지된다고 하면(즉 사용자의 손떨림에 의해 영상촬영장치에 떨림이 발생되는 경우), 틸트 제어부(180)에서는 감지센서(170)에서 감지한 영상 1과 영상 2를 중첩시킨 비교 영상에서 떨림 정도를 검출하며, 검출된 손떨림을 상쇄시키는 방향으로 가동 거울(150)을 기울이기 위한 제어신호를 생성하여 틸트 구동부(190)로 출력한다.
이때, 틸트 제어부(180)에서 수행하는 떨림 정도의 검출은 보안 및 물체 인식 분야에 종사하는 당업자가 일반적으로 구현할 수 있는 움직임 검출 기법으로서, 다양한 방식이 공지되어 있으며, 본 발명에서는 해당 방식 중 어느 하나를 사용하 여 구현한다.
도 6은 도 2의 틸트 제어부(180)의 제어에 따라 틸트 구동부(190)에서 가동 거울(150)을 틸트시켜 손떨림을 보정하는 것을 설명하기 위한 도면으로서, 틸트 구동부(190)에서 틸트 제어부(180)로부터 입력되는 제어신호에 따라 가동 거울(150)의 경사도를 낮추어 손떨림이 보정된다.
이때 손떨림의 방향이 도 6에 도시된 방향과 반대방향으로 발생되면, 틸트 구동부(190)에서는 틸트 제어부(180)로 가동 거울(150)의 경사도를 높이기 위한 제어신호를 출력하여 손떨림을 보정하게 된다.
도 7과 도 8은 도 2의 틸트 구동부(190)의 일 실시예의 분리 사시도 및 결합 사시도이다.
도시된 바와 같이 틸트 구동부(190)는, 상부 고정부(191), 영구자석(192), 요크(193), 코일(194), 스프링(195) 등으로 구성된다.
상부 고정부(191)는 상면에 가동거울(150)이 부착되며, 하면에 코일(194)이 부착된다.
영구자석(192)은 평판 형태로 형성되어 평평한 면과 수직 방향으로 자화되어 있으며, 상부에서 하부로 N극, 자화 분극선, S극이 차례로 형성되어 있다.
요크(193)는 4개로 균등 분할된 상면 각각에 영구자석(192)이 설치되어 영구자석(192)의 자기 효율을 높이며, 하면은 영상촬영장치 내의 하우징에 고정되어 자력의 방향을 효율적으로 운용하도록 만든다.
코일(194)은 요크(193)의 상부에 구비된 4개의 영구자석(193)의 힘 발생에 영향을 주는 자화영역과 대응되는 위치인 상부 고정부(191)의 하면에 영구자석(193)의 자화영역 형상과 동일한 형상을 갖도록 권선되어 있으며, 틸트 제어부(180)로부터 끝 단의 각 전압단자(196)를 통해 가동 거울(150)을 기울이기 위한 제어신호(즉 V+, V- 전압)가 입력된다.
이때, 대각 방향으로 마주보는 코일은 하나의 코일로 연결되어 하나의 전압단자를 형성하며, 총 2개의 전압단자(예를 들어, X 단자, Y 단자)가 형성된다.
또한, 코일(194)을 서로 마주보는 대각 방향으로 권선하되, 발생되는 힘이 서로 반대 방향이 되도록 권선한다. 즉, 어느 한쪽의 코일을 시계 방향으로 권선하였다면, 대각 방향의 코일은 반시계 방향으로 권선함으로써, 틸트 제어부(180)로부터 입력되는 제어신호에 따라 영구자석(192)과 코일(194)을 이용한 전자기적인 힘에 의하여 가동 거울(150)이 2축 틸트되도록 하는 것이다.
스프링(195)은 상부 고정부(191)와 요크(193)를 연결하여, 틸트 제어부(180)의 제어에 따라 영구자석(192)과 코일(194)의 전자기 작용에 의해 상부 고정부(191)가 틸트될 때 위치가 이탈되지 않도록 탄성 지지한다.
도 9는 도 7의 요크(193)의 구조를 설명하기 위한 단면도로서, 도 9a는 요크(193)의 상부에 영구자석(192)의 형태로 홈을 내고, 그 홈에 영구자석(192)의 삽입하여 영구자석(192)의 상면이 요크(193)의 상부면과 일직선상에 위치하도록 한 구조를 나타낸 것이며, 도 9b는 요크(193)의 상부에 영구자석(192)을 그대로 올려놓고 고정한 구조를 나타낸 것이다.
이때, 영구자석(192)의 상면이 요크(193)의 상면과 일치하도록 한 도 9a의 구조가 요크(193)의 상부에 영구자석(192)을 그대로 올려 구성한 도 9b의 구조에 비하여 영구자석(192)의 효율을 극대화할 수 있다.
도 10은 도 7의 틸트 구동부(190)의 힘 발생 원리를 설명하기 위한 도면으로서, 이 구조에서 자력선은 영구자석(192)의 상면에서는 영구자석(192)의 면에 수직한 방향을 가지지만, 영구자석(192)의 끝 부분에서는 아래 방향으로 휘어지게 된다.
이때, 영구자석(192)의 면에 평행하고 바깥쪽으로 향하는 자력선(즉 힘 발생에 영향을 주는 자력성분)이 코일(194)에 흐르는 전류와 전자기적으로 상호작용하게 되어 코일(194)에 인가되는 전류의 방향에 따라 영구자석(192) 면에 수직한 방향으로 힘이 발생된다.
도 11은 도 7의 틸트 구동부(190)의 실제 힘 발생 구동예를 설명하기 위한 도면으로서, 도 7과 같이 구성된 틸트 구동부(190)의 X 단자 또는 Y 단자에 양의 전압(V+)(즉, 손떨림에 의한 진동을 상쇄하기 위하여 가동 거울(150)을 틸트시키기 위한 제어신호)을 인가하면, 코일(194)을 따라 전류가 흘러 영구자석(192)의 자력선과 상호작용하여 공지의 플레밍의 왼손 법칙에 의해 코일(194) 면에 수직한 방향으로 힘이 발생한다.
그리고 서로 대각 방향으로 마주하여 하나의 단자로 연결된 두 코일은 발생하는 힘의 방향이 서로 반대 방향이 되도록 권선되어 있기 때문에 두 코일에서 발생하는 힘은 회전력이 되며, 도 11a와 같이 가동 거울(150)이 구비되는 상부 고정부(191)가 틸트 운동(좌측은 아래쪽으로 구동되고, 우측은 위쪽으로 구동)을 하게 된다. 이와 같은 원리에 의하여 틸트 구동부(190)는 두 방향의 직교하는 틸트 구동을 구현하게 된다.
이와 반대로 도 11b와 같이 틸트 구동부(190)의 X 단자 또는 Y 단자에 음의 전압(V-)을 인가하면, 도 11a와는 반대의 방향으로 가동 거울(150)이 구비되는 상부 고정부(191)가 틸트 운동(좌측은 위쪽으로 구동되고, 우측은 아래쪽으로 구동)을 하게 된다.
도 12는 도 2의 틸트 구동부(190)의 다른 실시예의 구조를 나타낸 분리 사시도이며, 도 13은 도 12의 판 스프링의 평면도이다.
틸트 구동부(190)의 다른 실시예의 구조는, 도 7과 비교해 볼 때 스프링의 구조만 다르고 그 이외의 구성은 모두 동일하므로 여기에서는 판 스프링의 구조에 대하여 설명하기로 한다.
판 스프링(196)은 중앙부 및 사각의 각 외곽 부분에 홀(197)(198)이 형성되어 요크(193)의 상면 중앙에 구비된 돌기(197a) 및 상부 고정부(191)의 하면에 구비된 돌기(198a)에 각각 결합되며, 틸트 제어부(180)의 제어에 따라 영구자석(192)과 코일(194)의 전자기 작용에 의해 상부 고정부(191)가 틸트될 때 위치가 이탈되지 않도록 탄성 지지한다.
이때, 도면상에 도시하지는 않았지만 상술한 구성과는 반대로 중앙부의 홀(197)은 상부 고정부(191)의 하면 중앙에 구비된 돌기에 결합하고, 사각의 각 외곽 부분에 형성된 홀(198)은 요크(193)의 상면 외곽 부분에 구비된 돌기에 결합하여 구성할 수 있음은 물론이다.
도 14는 도 12의 틸트 구동부(190)의 실제 힘 발생 구동예를 설명하기 위한 도면으로서, 상부 고정부(191)가 틸트되지 않는 도 14a와 같은 상태(사용자에 의한 손떨림이 발생하지 않는 상태)에서, 도 12와 같이 구성된 틸트 구동부(190)의 X 단자 또는 Y 단자에 양의 전압(V+)(즉, 손떨림에 의한 진동을 상쇄하기 위하여 가동 거울(150)을 틸트시키기 위한 제어신호)을 인가하면, 코일(194)을 따라 전류가 흘러 영구자석(192)의 자력선과 상호작용하여 공지의 플레밍의 왼손 법칙에 의해 코일(194) 면에 수직한 방향으로 힘이 발생한다.
그리고 서로 대각 방향으로 마주하여 하나의 단자로 연결된 두 코일은 발생하는 힘의 방향이 서로 반대 방향이 되도록 권선되어 있기 때문에 두 코일에서 발생하는 힘은 회전력이 되며, 도 14b와 같이 가동 거울(150)이 구비되는 상부 고정부(191)가 틸트 운동(좌측은 아래쪽으로 구동되고, 우측은 위쪽으로 구동)을 하게 된다. 이와 같은 원리에 의하여 틸트 구동부(190)는 두 방향의 직교하는 틸트 구동을 구현하게 된다.
이와 반대로 도 14c와 같이 틸트 구동부(190)의 X 단자 또는 Y 단자에 음의 전압(V-)을 인가하면, 도 14b와는 반대의 방향으로 가동 거울(150)이 구비되는 상부 고정부(191)가 틸트 운동(좌측은 위쪽으로 구동되고, 우측은 아래쪽으로 구동)을 하게 된다.
한편, 판 스프링(196)을 적용한 틸트 구동부(190)를 나타낸 도 12 및 도 13에서와 같이 홀(197)(198)과 돌기(197a)(198a)를 통해 판 스프링(196)을 상부 고정부(191) 및 요크(193)와 결합한 구성과는 달리, 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같 이 판 스프링(196)의 하부는 열경화 접착 테이프(199)를 통해 요크(193)의 상면에 부착하고, 판 스프링(196) 사각의 각 외곽 부분에 형성된 홀(198)은 상부 고정부(191)의 하부에 구비된 돌기(198a)에 결합하여 초기위치를 고정하면서 상하 구동을 일정하게 유지하도록 구성할 수도 있다.
이 경우 도 16에 도시한 동작과정은 도 14에서 설명한 것과 동일하다. 즉 상부 고정부(191)가 틸트되지 않는 도 16a와 같은 상태에서 양의 전압(V+)이 틸트 제어부(180)로부터 인가되면 도 16b와 같이 가동 거울(150)이 구비되는 상부 고정부(191)가 틸트 운동(좌측은 아래쪽으로 구동되고, 우측은 위쪽으로 구동)을 하며, 음의 전압(V-)이 틸트 제어부(180)로부터 인가되면 도 16c와 같이 가동 거울(150)이 구비되는 상부 고정부(191)가 틸트 운동(좌측은 위쪽으로 구동되고, 우측은 아래쪽으로 구동)을 한다.
도 17은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 손떨림 보정 기능이 구비된 영상촬영장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 제 2 실시예의 영상촬영장치는, 기판(210), 촬상소자(220), 렌즈 경통(230), 렌즈 경통 기구(240), 가동 거울(250), 검출광 분기 거울(260), 감지센서(270), 틸트 제어부(280), 틸트 구동부(290) 등으로 구성된다.
이 구성을 본 발명의 제 1 실시예인 도 2와 비교해 볼 때 손떨림 검출에 대한 구성 부분인 검출광 분기 거울(260), 감지센서(270), 틸트 제어부(280)의 구성에서만 차이점이 있고 그 이외의 구성은 모두 동일하며, 여기에서는 차이점이 있는 구성 부분에 대해서만 설명하고 그 이외의 구성설명은 생략하기로 한다.
검출광 분기 거울(260)은 가동 거울(250)에서 반사된 피사체의 상을 촬상소자(220) 방향으로 반사시키며, 적외선 영역의 광은 후면으로 분기시킨다.
즉 검출광 분기 거울(260)은 피사체로부터의 광진행 방향면이 광학적 코팅 처리되어, 가동 거울(250)에서 반사된 가시광의 대부분을 촬상소자(220) 방향으로 반사하여 분기시키며, 가동 거울(220)에서 반사된 적외선 영역은 후방으로 분기시켜 적외선 성분이 촬상소자(220)로 입사되지 않도록 한 것이다.
감지센서(270)는 영상촬영장치 내에 설치되며, 사용자의 조작에 따른 영상촬영장치 자체의 가속도, 진동과 같은 운동상태를 감지하며, 감지신호를 틸트 제어부(280)로 출력한다.
이때 감지센서(270)는, 가속도 센서 또는 자이로 센서를 사용하는 것이 바람직하다.
틸트 제어부(280)는 감지센서(270)에서 감지한 영상촬영기기 자체의 운동상태 정보를 토대로 사용자의 손떨림에 따른 움직임을 검출하며, 손떨림에 의한 진동이 상쇄되는 방향으로 가동 거울을 틸트시키기 위한 제어신호를 생성하여 틸트 구동부(290)로 출력한다.
이에 따라 틸트 구동부(290)에서는 틸트 제어부(280)로부터 입력되는 제어신호에 따라 손떨림에 의한 진동이 상쇄되는 방향으로 가동 거울(250)을 틸트시켜 촬상소자(220)에 형성되는 상이 고정되도록 한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 손떨림 보정 기능이 구비된 영상촬영장치의 작동과정에 대하여 설명하면 다음과 같다.
우선, 본 발명의 제 1 실시예인 도 2의 구성을 참조하여 손떨림 보정 과정에 대하여 설명한다.
영상촬영장치를 사용하는 사용자가 정상적인 촬영을 수행하는 경우 피사체의 상은 가동 거울(150)에서 반사되어 검출광 분기 거울(160) 방향으로 출력되고, 검출광 분기 거울(160)에서는 가동 거울(150)에서 반사된 피사체의 상을 촬상소자(120) 방향으로 반사시키며, 촬상소자(120)에서 사용자의 조작에 따라 촬상되는 피사체의 상을 캡처하여 소정의 영상신호로 변환한다.
이와 같은 촬영과정에서 사용자의 손떨림이 발생되면, 도 4에서와 같이 촬상소자(120)에 형성되는 상의 위치가 변화되어 촬영 화질이 저하된다.
사용자의 손떨림에 의한 피사체의 상 변화는 검출광 분기 거울(160)의 후방에 설치된 감지센서(170)에서 감지되고, 틸트 제어부(180)에서는 도 5에서와 같은 방식으로 감지센서(170)에서 감지된 신호를 토대로 떨림 정도를 검출하며, 검출된 손떨림을 상쇄시키는 방향으로 가동 거울(150)을 기울이기 위한 제어신호를 생성하여 틸트 구동부(190)로 출력한다.
그러면 가동 거울(150)의 후면에 설치된 틸트 구동부(190)에서는 틸트 제어부(180)로부터 입력되는 제어신호에 따라 도 6에서와 같이 손떨림에 의한 진동이 상쇄되는 방향으로 가동 거울(150)의 경사도를 낮추거나 높이는 틸트 조작을 수행하여 손떨림을 보정하게 된다.
예를 들어, 틸트 제어부(180)에서 손떨림 보정을 위하여 도 7 또는 도 12와 같이 구성된 틸트 구동부(190)의 X 단자 또는 Y 단자로 양의 전압(V+)을 인가하면, 코일(194)을 따라 전류가 흘러 영구자석(192)의 자력선과 상호작용하여 코일(194) 면에 수직한 방향으로 힘이 발생되어 도 11a 및 도 14b에서와 같이 가동 거울(150)이 구비되는 상부 고정부(191)가 틸트(좌측은 아래쪽으로 구동되고, 우측은 위쪽으로 구동)되며, 이에 따라 사용자의 손떨림이 보정되어 화질 저하가 방지된다.
또한, 이와는 반대 방향의 손떨림을 보정하고자 할 경우, 틸트 제어부(180)에서 손떨림 보정을 위하여 도 7 또는 도 12와 같이 구성된 틸트 구동부(190)의 X 단자 또는 Y 단자로 음의 전압(V-)을 인가하면, 영구자석(192)과 코일(194)의 전자기 작용에 의하여 도 11b 및 도 14c에서와 같이 가동 거울(150)이 구비되는 상부 고정부(191)가 틸트(좌측은 위쪽으로 구동되고, 우측은 아래쪽으로 구동)되며, 이에 따라 사용자의 손떨림이 보정되어 화질 저하가 방지된다.
다음에는, 본 발명의 제 2 실시예인 도 17의 구성을 참조하여 손떨림 보정 과정에 대하여 설명한다.
영상촬영장치를 사용하는 사용자가 정상적인 촬영을 수행하는 경우 피사체의 상은 가동 거울(250)에서 반사되어 검출광 분기 거울(260) 방향으로 출력되고, 검출광 분기 거울(260)에서는 가동 거울(250)에서 반사된 피사체의 상을 촬상소자(220) 방향으로 반사시키며, 촬상소자(220)에서 사용자의 조작에 따라 촬상되는 피사체의 상을 캡처하여 소정의 영상신호로 변환한다.
이와 같은 촬영과정에서 사용자의 손떨림이 발생되면 촬상소자(220)에 형성 되는 상의 위치가 변화되어 촬영 화질이 저하된다.
사용자의 손떨림에 의한 피사체의 상 변화는 가속도 센서 또는 자이로 센서로 된 감지센서(270)를 통해 감지되고, 감지센서(270)에서 감지한 영상촬영기기 자체의 운동상태 정보를 토대로 틸트 제어부(280)에서 사용자의 손떨림에 따른 움직임을 검출하며, 검출된 손떨림을 상쇄시키는 방향으로 가동 거울(250)을 기울이기 위한 제어신호를 생성하여 틸트 구동부(290)로 출력한다.
그러면 가동 거울(250)의 후면에 설치된 틸트 구동부(290)에서는 틸트 제어(280)부로부터 입력되는 제어신호에 따라 손떨림에 의한 진동이 상쇄되는 방향으로 가동 거울(250)의 경사도를 낮추거나 높이는 틸트 조작(틸트 구동부(290)의 동작 과정은 전술한 제 1 실시예의 동작과정과 동일함)을 수행하여 손떨림을 보정하게 된다.
여기에서, 상술한 본 발명에서는 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 손떨림 보정 기능이 구비된 영상촬영장치의 구성을 개략적으로 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 손떨림 보정 기능이 구비된 영상촬영장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면,
도 3은 도 2의 검출광 분기 거울의 측면도,
도 4는 도 2의 영상촬영장치를 사용하는 과정에서 손떨림 발생에 따른 피사체의 상대적 이동을 설명하기 위한 도면,
도 5는 도 2의 틸트 제어부에서 수행하는 손떨림 검출 방식을 설명하기 위한 도면,
도 6은 도 2의 가동 거울을 틸트시켜 손떨림을 보정하는 것을 설명하기 위한 도면,
도 7은 도 2의 틸트 구동부의 일 실시예의 분리 사시도,
도 8은 도 2의 틸트 구동부의 일 실시예의 결합 사시도,
도 9는 도 7의 요크의 구조를 설명하기 위한 단면도,
도 10은 도 7의 힘 발생 원리를 설명하기 위한 도면,
도 11은 도 7의 실제 힘 발생 구동예를 설명하기 위한 도면,
도 12는 도 2의 틸트 구동부의 다른 실시예의 분리 사시도,
도 13은 도 12의 판 스프링의 평면도,
도 14는 도 12의 실제 힘 발생 구동예를 설명하기 위한 도면,
도 15는 도 13의 판 스프링의 다른 실시예의 평면도,
도 16은 도 15의 판 스프링의 실제 힘 발생 구동예를 설명하기 위한 도면,
도 17은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 손떨림 보정 기능이 구비된 영상촬영장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
110, 210 : 기판 120, 220 : 촬상소자
130, 230 : 렌즈 경통 140, 240 : 렌즈 경통 기구
150, 250 : 가동 거울 160, 260 : 검출광 분기 거울
170, 270 : 감지센서 180, 280 : 틸트 제어부
190, 290 : 틸트 구동부

Claims (7)

  1. 영상촬영장치의 구동을 제어하는 각종 회로 소자들로 구성되는 기판상에 설치되며, 촬상되는 피사체의 상을 캡처하여 소정의 영상신호로 변환시켜 출력하는 촬상소자;
    상기 촬상소자에 피사체의 상을 형성시키는 렌즈가 하나 이상 격납되는 렌즈 경통;
    자동 초점 기능, 줌 기능을 수행하는 렌즈 경통기구;
    촬영대상 피사체의 상을 반사시키는 가동 거울;
    상기 가동 거울에서 반사된 피사체의 상을 상기 촬상소자 방향으로 반사시키며, 적외선 영역을 포함한 일부 가시광은 분기시켜 후면으로 출력하는 검출광 분기 거울;
    상기 검출광 분기 거울의 후방에 설치되며, 상기 검출광 분기 거울에서 분기된 피사체의 상을 감지하는 감지센서;
    상기 감지센서로부터 입력되는 감지신호를 토대로 사용자의 손떨림에 따른 움직임을 검출하며, 손떨림에 의한 진동이 상쇄되는 방향으로 상기 가동 거울을 틸트시키기 위한 제어신호를 생성하여 출력하는 틸트 제어부; 및
    상기 가동 거울의 후면에 설치되며, 상기 틸트 제어부로부터 입력되는 제어신호에 따라 손떨림에 의한 진동이 상쇄되는 방향으로 상기 가동 거울을 틸트시켜 상기 촬상소자에 형성되는 상이 고정되도록 하는 틸트 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 손떨림 보정 기능이 구비된 영상촬영장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 검출광 분기 거울은,
    피사체로부터의 광진행 방향면이 광학적 코팅 처리되어, 상기 가동 거울에서 반사된 가시광의 대부분을 상기 촬상소자 방향으로 반사하여 분기시키며, 상기 가동 거울에서 반사된 적외선 영역을 포함한 일부 가시광을 상기 감지센서 방향으로 분기시키는 것을 특징으로 하는 손떨림 보정 기능이 구비된 영상촬영장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 렌즈 경통은,
    렌즈 설계에 따라 선택적으로 하나 이상 사용할 수 있으며,
    하나 이상 사용할 때 상기 가동 거울 전방, 상기 가동 거울과 상기 검출광 분기 거울 사이, 상기 검출광 분기 거울과 상기 촬상소자 사이에 선택적으로 설치하는 것을 특징으로 하는 손떨림 보정 기능이 구비된 영상촬영장치.
  4. 영상촬영장치의 구동을 제어하는 각종 회로 소자들로 구성되는 기판상에 설치되며, 촬상되는 피사체의 상을 캡처하여 소정의 영상신호로 변환시켜 출력하는 촬상소자;
    상기 촬상소자에 피사체의 상을 형성시키는 렌즈가 하나 이상 격납되는 렌즈 경통;
    자동 초점 기능, 줌 기능을 수행하는 렌즈 경통기구;
    촬영대상 피사체의 상을 반사시키는 가동 거울;
    상기 가동 거울에서 반사된 피사체의 상을 상기 촬상소자 방향으로 반사시키며, 적외선 영역을 포함한 일부 가시광은 분기시켜 후면으로 출력하는 검출광 분기 거울;
    사용자의 조작에 따른 영상촬영장치 자체의 가속도, 진동과 같은 운동상태를 감지하는 감지센서;
    상기 감지센서에서 감지한 영상촬영기기 자체의 운동상태 정보를 토대로 사용자의 손떨림에 따른 움직임을 검출하며, 손떨림에 의한 진동이 상쇄되는 방향으로 상기 가동 거울을 틸트시키기 위한 제어신호를 생성하여 출력하는 틸트 제어부; 및
    상기 가동 거울의 후면에 설치되며, 상기 틸트 제어부로부터 입력되는 제어신호에 따라 손떨림에 의한 진동이 상쇄되는 방향으로 상기 가동 거울을 틸트시켜 상기 촬상소자에 형성되는 상이 고정되도록 하는 틸트 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 손떨림 보정 기능이 구비된 영상촬영장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 감지센서는,
    가속도 센서 또는 자이로 센서인 것을 특징으로 하는 손떨림 보정 기능이 구비된 영상촬영장치.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 검출광 분기 거울은,
    피사체로부터의 광진행 방향면이 광학적 코팅 처리되어, 상기 가동 거울에서 반사된 가시광의 대부분을 상기 촬상소자 방향으로 반사하여 분기시키며, 상기 가동 거울에서 반사된 적외선 영역은 후방으로 분기시키는 것을 특징으로 하는 손떨림 보정 기능이 구비된 영상촬영장치.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 렌즈 경통은,
    렌즈 설계에 따라 선택적으로 하나 이상 사용할 수 있으며,
    하나 이상 사용할 때 상기 가동 거울 전방, 상기 가동 거울과 상기 검출광 분기 거울 사이, 상기 검출광 분기 거울과 상기 촬상소자 사이에 선택적으로 설치하는 것을 특징으로 하는 손떨림 보정 기능이 구비된 영상촬영장치.
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