KR101383111B1

KR101383111B1 - 카메라모듈의 자동 초점조정 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101383111B1
Application number: KR1020130041243A
Authority: KR
Inventors: 오상근; 이진표; 장호진; 최두원
Original assignee: (주)하이비젼시스템
Priority date: 2013-04-15
Filing date: 2013-04-15
Publication date: 2014-04-08

Abstract

본 발명은 카메라모듈의 자동 초점조정 장치 및 방법에 관한 것으로, 카메라모듈의 자동 초점조정 방법은, 렌즈의 회전각도에 따라 상기 렌즈의 초점 거리가 변하는 카메라모듈의 초점조정 방법에 있어서, 상기 렌즈의 초기 위치에서 측정된 DFOV(diagonal field of view)값과 타겟 DFOV값의 차를 이용하여 상기 렌즈가 타겟 DFOV값을 갖는 위치에 다소 못 미치는 소정의 위치에 놓이도록 정방향으로 상기 렌즈를 회전시키는 제 1 정방향 회전단계; 상기 렌즈를 정방향으로 회전시키며 해상력을 측정하여 그 해상력이 최고점을 지나 기 설정된 값만큼 낮아질 때까지 상기 렌즈를 회전시키는 제 2 정방향 회전단계; 및 상기 렌즈의 현 위치에서의 DFOV값과 렌즈의 해상력이 최고점일 때의 타겟 DFOV값의 차를 이용하여 상기 렌즈의 해상력이 최고점인 위치까지의 역방향 회전각도를 산정하고 상기 렌즈를 두 차례로 나누어 역방향으로 회전시키는 역방향 회전단계를 포함한다.

Description

카메라모듈의 자동 초점조정 장치 및 방법{AUTO FOCUS REGULATOR AND AUTO FOCUS REGULATING METHOD OF CAMERA MODULE}

본 발명은 카메라모듈의 자동 초점조정 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 렌즈를 회전시켜 렌즈의 초점거리를 조정하는 카메라모듈에서 렌즈의 초점을 자동으로 신속하고 정확하게 조정하는 카메라모듈의 자동 초점조정 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근의 스마트폰이나 태블릿 PC 등에는 소형 카메라 모듈이 장착되는 것이 일반적이다. 그리고 소형 카메라 모듈은 더욱 고화소화되고 소형화되고 있어, 카메라 모듈의 렌즈 초점을 맞추는 작업을 수작업으로 하는 것이 어려워지고 있다. 또한 생산라인에서 인력절감 등의 이유로 기존에 수작업으로 하던 카메라 모듈의 렌즈 초점 작업을 점점 더 자동화 장비로 진행하려는 추세에 있다.

따라서 카메라 모듈의 렌즈 초점 조정 작업을 자동으로 할 수 있는 장치에 대한 개발이 요구되고 있다. 한편, 렌즈의 자동 초점 조정 작업을 위해서는 기존 수작업보다 정교하게 초점 조정 작업이 이루어지도록 하는 것이 중요하다. 이러한 자동화 장비를 이용하여 초점 조정 작업을 하는 데 있어서는, 어떤 값을 측정하여 초점이 정확하게 조정되었는지 여부를 판단할 것인지, 또 어떤 값을 기준으로 렌즈의 위치를 얼마나 조정하여 초점을 맞출 것인지 등의 방법이 중요하다. 동일한 구성을 가지는 장비라고 하더라도 이러한 초점 조정 방법에 따라 초점 조정 속도나 정밀도 등에서 큰 차이가 나게 된다.

대한민국 공개특허 제10-2013-0024315호(카메라 모듈의 오토 포커스 장치 및 방법, 공개일: 2013.03.08, 이하 선행문헌)는 DFOV값을 이용하여 렌즈의 풀거나 감으면서 초점을 조정하는 기술이 개시되어 있다. 다만, 상기 선행문헌에서는 렌즈의 회전 방향을 측정된 렌즈의 DFOV값을 이용하여 결정하는 것에 대해서만 개시되어 있어, 초점 조정의 정확성과 속도를 동시에 향상시키는 기술을 제시하지는 못하고 있다.

본 발명은 카메라모듈의 초점을 자동으로 조정하는 작업을 할 때, 초점 조정의 정확도에 따라 달라지는 렌즈의 해상도와 렌즈의 초점거리에 대하여 선형적인 관계를 갖는 DFOV값을 이용하여, 신속성과 정확성을 동시에 만족할 수 있는 카메라모듈의 자동 초점조정 장치 및 그 방법을 제공하는데 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 카메라모듈의 자동 초점조정 방법은, 렌즈의 회전각도에 따라 상기 렌즈의 초점 거리가 변하는 카메라모듈의 초점조정 방법에 있어서, 상기 렌즈의 초기 위치에서 측정된 DFOV(diagonal field of view)값과 타겟 DFOV값의 차를 이용하여 상기 렌즈가 타겟 DFOV값을 갖는 위치에 다소 못 미치는 소정의 위치에 놓이도록 정방향으로 상기 렌즈를 회전시키는 제 1 정방향 회전단계; 상기 렌즈를 정방향으로 회전시키며 해상력을 측정하여 그 해상력이 최고점을 지나 기 설정된 값만큼 낮아질 때까지 상기 렌즈를 회전시키는 제 2 정방향 회전단계; 및 상기 렌즈의 현 위치에서의 DFOV값과 렌즈의 해상력이 최고점일 때의 타겟 DFOV값의 차를 이용하여 상기 렌즈의 해상력이 최고점인 위치까지의 역방향 회전각도를 산정하고 상기 렌즈를 두 차례로 나누어 역방향으로 회전시키는 역방향 회전단계를 포함한다.

이때, 상기 역방향 회전단계는, 상기 제 2 정방향 회전단계를 마친 위치에서 측정한 렌즈의 DFOV값과 상기 타겟 DFOV값의 차로부터 산출된 역방향 회전각도 중 일부만큼 상기 렌즈를 역방향으로 회전시키는 제1 역방향 회전단계; 및 상기 제 1 역방향 회전단계를 마친 위치에서 측정한 렌즈의 DFOV값과 상기 타겟 DFOV값의 차로부터 산정된 역방향 회전각도만큼 상기 렌즈를 역방향으로 회전시키는 제 2 역방향 회전단계를 포함하는 것이 더욱 바람직하고, 상기 제 2 정방향 회전단계는 상기 렌즈를 소정의 각도 스텝만큼씩 나누어 회전시키고, 각 스텝마다 상기 렌즈의 해상력을 측정하면서 상기 렌즈를 회전시키는 것이 바람직하다.

한편, 이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 카메라모듈의 자동 초점조정 방법은, 렌즈의 회전각도에 따라 상기 렌즈의 초점 거리가 변하는 카메라모듈에 있어서, 상기 렌즈의 초기 위치에서 측정된 DFOV(diagonal field of view)값과 타겟 DFOV값의 차를 이용하여 상기 렌즈가 타겟 DFOV값을 갖는 위치에 다소 못 미치는 소정의 위치에 놓이도록 정방향으로 상기 렌즈를 회전시키는 제 1 정방향 회전단계; 상기 렌즈를 소정의 각도 스텝만큼씩 나누어 회전시키고, 각 스텝마다 상기 렌즈의 해상력을 측정하면서 상기 렌즈를 회전시켜 그 해상력이 최고점을 지나 기 설정된 값만큼 낮아질 때까지 상기 렌즈를 회전시키는 제 2 정방향 회전단계; 상기 제 2 정방향 회전단계를 마친 위치에서 측정한 렌즈의 DFOV값과 상기 타겟 DFOV값의 차로부터 산출된 역방향 회전각도 중 일부만큼 상기 렌즈를 역방향으로 회전시키는 제1 역방향 회전단계; 및 상기 제 1 역방향 회전단계를 마친 위치에서 측정한 렌즈의 DFOV값과 상기 타겟 DFOV값의 차로부터 산정된 역방향 회전각도만큼 상기 렌즈를 역방향으로 회전시키는 제 2 역방향 회전단계를 포함한다.

또 한편, 이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 카메라모듈의 자동 초점조정 장치는, 렌즈의 회전각도에 따라 상기 렌즈의 해상력이 변하는 카메라모듈의 초점을 조정하는 장치에 있어서, 상기 렌즈의 회전각도 위치에 따른 DFOV(diagonal field of view)값을 측정하는 DFOV값 측정부; 상기 렌즈를 회전시켜 렌즈의 위치를 조정하는 조정부; 및 상기 렌즈의 해상력을 측정하고, 상기 DFOV값 측정부 및 조정부를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 조정부를 제어하여 해상력이 높아지도록 상기 렌즈를 정방향으로 회전시키다가 해상력이 최고점을 지나 기 설정된 값만큼 낮아지면 상기 렌즈의 회전을 정지시키고, 상기 DFOV값 측정부를 제어하여 측정된 현재 렌즈 위치에서의 DFOV값과 상기 렌즈가 최고의 해상력을 가질 때의 타겟 DFOV값을 이용하여 역방향 회전각도를 산정하고, 상기 조정부가 두 차례로 나누어 역방향으로 상기 렌즈를 회전시키도록 제어한다.

렌즈의 회전각도에 따라 초점거리가 변하는 카메라모듈에서 렌즈 해상력이 높아지도록 렌즈를 회전시키면서 초점을 조정할 때, 해상력이 최고점이 되는 위치를 지난 다음에 어느 정도 해상력이 하강 곡선에 접어든 것이 확인되면, 렌즈를 다시 역회전시켜 해상력이 최고가 되는 위치로 되돌려 보냄으로써 초점을 조정하는데, 본 발명에 의하면, 렌즈를 역회전시킬 때, 두 번에 나누어 역방향으로 회전시키므로 렌즈의 회전 방향이 바뀌면서 발생할 수 있는 백래쉬(backlash)로 인한 오차를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

더욱이, 역방향 회전을 두 번에 나누어 회전시킬 때, 한 번 역회전된 다음 렌즈의 DFOV(diagonal field of view)값을 이용하여 초점 위치까지의 렌즈 회전각도를 다시 산정하여 회전시키므로, 백래쉬에 의한 오차와 상관없이 정확하게 해상력이 최고점이 되도록 렌즈를 회전시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 렌즈의 해상력이 높아지도록 렌즈를 초기 회전시킬 때, 렌즈의 위치와 DFOV 값의 관계를 이용하여 렌즈를 초기 위치에서 일정 위치까지는 해상력 측정 없이 이동시킬 수 있기 때문에 렌즈의 자동 초점조정 작업시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 카메라모듈의 자동 초점조정 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 카메라모듈의 자동 초점조정 방법을 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 카메라모듈의 자동 초점조정 방법의 원리를 도시한 도면이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 카메라모듈의 자동 초점조정 장치(100)는, DFOV(diagonal field of view)값 측정부, 조정부(120) 및 제어부(130)를 포함하여 구성되며, 이를 위해 도 1 및 도 3에 도시된 도면을 참조하여 설명한다.

DFOV값 측정부(110)는 렌즈 현 위치에서의 DFOV값을 측정한다. DFOV값은 도 3에 도시된 바와 같이, 렌즈의 해상력과는 달리, 렌즈의 위치 즉, 렌즈의 회전각도에 따라 선형적으로 변한다. 그러므로 렌즈의 회전각도에 따라 DFOV값을 일차함수의 형태로 표현할 수 있으며, 회전각도가 0인 때의 초기 DFOV값과 타겟 DFOV값을 통해 일차함수를 정의할 수 있다. 그리고 일차함수의 기울기는 렌즈의 성능평가를 통해 미리 정할 수 있다.

조정부(120)는 카메라모듈에서 렌즈를 잡아 회전시켜 렌즈의 초점을 조정할 수 있다. 조정부(120)는 렌즈를 회전시킬 때 제어부(130)의 제어를 받아 회전시키는데, 본 발명의 일실시예에서는 조정부(120)는 렌즈의 회전을 각도에 따라 세밀하게 조정할 수 있도록 구성되며, 렌즈를 정방향 또는 역방향으로 회전시킬 수 있다. 그리고 조정부(120)는 모터가 구비되어, 모터의 동작에 의해 제어부(130)의 제어를 받아 동작되는 것이 바람직하다.

제어부(130)는 DFOV값 측정부(110)에서 측정된 DOFV값을 이용하여 조정부(120)가 렌즈를 회전시키는 회전각도 등을 제어하고, 제어부(130)가 조정부(120)를 제어하여 렌즈의 초점을 조정하는 과정은 초점조정 방법에서 상세히 설명한다.

제어부(130)의 제어에 의해 카메라모듈의 자동 초점조정 방법은 도 2에 도시된 흐름도를 따라 설명하며, 도 1 및 도 3에 도시된 도면을 참조하여 설명한다.

제어부(130)는 DFOV값 측정부(110)에서 DFOV값을 측정하도록 제어한다. 그리고 조정부(120)를 제어하여 렌즈의 해상력이 높아지는 방향인 정방향으로 렌즈를 회전시킨다. 이때, 렌즈의 정방향 회전은 두 번에 나누어 회전된다.

첫 번째 렌즈의 정방향 회전은 해상력을 측정하지 않고, 소정의 각도만큼 한 번에 렌즈를 회전한다. 이는 측정된 DFOV값을 이용하는데, 렌즈의 초기 위치에서 해상력이 최고점이 될 때까지의 렌즈 회전각도를 산정하여, 산정된 회전각도에 못 미치는 위치까지 렌즈를 회전시킨다.

즉, 도 3에 도시된 도면에서 렌즈의 초기 위치를 원점이라 하면, 해상도가 최고점일 때의 렌즈 회전각도(t)에 못 미치는 위치인 t1만큼 렌즈를 회전시킨다. 이때, t1의 위치는 필요에 따라 달라질 수 있다.

이렇게 첫 번째 정방향 회전을 통해 렌즈를 회전시킨 다음, 두 번째 정방향 회전은 다수의 스텝으로 나누어 각 스텝만큼 렌즈를 회전시키며, 이때에는 각 회전된 스텝마다 렌즈의 해상력을 측정한다. 여기서, 회전 스텝 각도는 렌즈의 종류 등에 따라 다르게 결정될 수 있다.

해상력을 측정하면서 각 스텝에 따라 렌즈를 회전시키다가 해상력이 최고점이 되는 지점을 지나 해상력이 기 설정된 값 이상 계속해서 낮아지면, 렌즈의 정방향 회전을 정지시킨다. 이때의 위치의 회전각도는 도 3에서 t2이다. 여기서, 기 설정된 값은 렌즈의 종류 등에 따라 달라질 수 있는데, 이는 렌즈의 종류에 따라 해상력이 최고점이 아닌 위치에서 해상력이 부분 최고치를 가지는 경우가 발생할 수 있기 때문이다.

해상력이 최고점을 지나 낮아지면 렌즈를 정방향의 반대방향인 역방향으로 회전시켜 렌즈의 해상력이 최고점에 위치하도록 조정하여야 하는데, 제어부(130)는 정지된 위치에서 렌즈가 해상력 최고점인 위치에 다시 도달할 때까지의 회전각도를 산정한다.

그리고 본 발명의 일실시예에서는 산정된 각도만큼 렌즈를 역방향으로 회전시킬 때, 두 번으로 나누어 렌즈를 회전시킨다. 이때, 렌즈를 두 번에 나누어 회전시키는 것은, 백래시(backlash)에 의한 오차를 최소화하기 위함이다.

백래시는 본래 기어의 회전을 원활하게 하기 위해 맞물린 이와 이 사이에 두는 틈새를 말하는 것으로서, 모터 및 동력 전달장치가 일 방향으로 회전되다가 멈추거나 역방향으로 회전되는 순간 이러한 백래시에 의해서 기구적으로 오차가 발생할 수 있다. 이로 인해, 렌즈를 해상력 최고점까지 한 번에 역회전시키면, 백래시로 인해 정확한 위치에 렌즈가 위치하지 못할 수 있다. 즉, 일례로, 제어부(130)에서 산정된 역회전 각도가 10도일 때, 한 번에 렌즈를 역회전시키면 백러시로 인해 7도만 회전되거나 12도가 회전될 수 있다.

이를 보안하기 위해 본 발명에서는 렌즈를 두 번에 나누어 회전시킨다. 첫 번째 역방향 회전에서 백래시에 의해 오차가 발생하더라도, 두 번째 역방향 회전 전에 타겟 위치까지의 회전각도 차이를 다시 한 번 측정한 후 계속해서 역방향으로 회전하므로 첫 번째 역방향 회전 시의 오차를 보상할 수 있다. 즉, 본 발명의 일실시예에서는 제어부(130)에서 산정된 역방향 각도 중 일부 각도만큼 렌즈를 첫 번째 역회전시킨 다음, 해당 위치(t3)에서 다시 해상력 최고점까지의 렌즈 역회전 각도를 산정한다. 그리고 다시 산정된 각도만큼 렌즈를 역회전시켜 렌즈가 해상력이 최고점이 되는 위치(t)에 위치하도록 한다.

일례를 들어 설명하면, 첫 번째 산정된 역회전 각도가 10도일 때, 첫 번째 역회전에서는 5도만큼만 렌즈를 역회전시킨다. 그리고 이 위치에서 다시 해상력 최고점까지의 회전각도를 산정하였을 때 7도가 산정되었다 하면, 첫 번째 역회전에서 백러시로 인해 2도만큼 회전이 덜 된 것을 의미한다. 그러므로 두 번째 역회전은 7도만큼 렌즈를 회전시켜 해상력 최고점이 되는 위치에 렌즈가 위치되도록 한다.

이를 통해 제어부(130)는 렌즈의 해상력이 최고점이 되는 위치에 렌즈가 정확하게 위치하도록 할 수 있다.

위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이므로, 본 발명이 상기 실시예에만 국한되는 것으로 이해돼서는 안 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어야 할 것이다.

100: 카메라모듈의 자동 초점조정 장치
110: DFOV값 측정부 120: 조정부
130: 제어부

Claims

렌즈의 회전각도에 따라 상기 렌즈의 초점 거리가 변하는 카메라모듈의 초점조정 방법에 있어서,
상기 렌즈의 초기 위치에서 측정된 DFOV(diagonal field of view)값과 타겟 DFOV값의 차를 이용하여 상기 렌즈가 타겟 DFOV값을 갖는 위치에 다소 못 미치는 소정의 위치에 놓이도록 정방향으로 상기 렌즈를 회전시키는 제 1 정방향 회전단계;
상기 렌즈를 정방향으로 회전시키며 해상력을 측정하여 그 해상력이 최고점을 지나 기 설정된 값만큼 낮아질 때까지 상기 렌즈를 회전시키는 제 2 정방향 회전단계;
상기 렌즈의 현 위치에서의 DFOV값과 렌즈의 해상력이 최고점일 때의 타겟 DFOV값의 차를 이용하여 상기 렌즈의 해상력이 최고점인 위치까지의 역방향 회전각도를 산정하고 상기 렌즈를 두 차례로 나누어 역방향으로 회전시키는 역방향 회전단계를 포함하는 카메라모듈의 자동 초점조정 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 역방향 회전단계는,
상기 제 2 정방향 회전단계를 마친 위치에서 측정한 렌즈의 DFOV값과 상기 타겟 DFOV값의 차로부터 산출된 역방향 회전각도 중 일부만큼 상기 렌즈를 역방향으로 회전시키는 제1 역방향 회전단계; 및
상기 제 1 역방향 회전단계를 마친 위치에서 측정한 렌즈의 DFOV값과 상기 타겟 DFOV값의 차로부터 산정된 역방향 회전각도만큼 상기 렌즈를 역방향으로 회전시키는 제 2 역방향 회전단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라모듈의 자동 초점조정 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제 2 정방향 회전단계는 상기 렌즈를 소정의 각도 스텝만큼씩 나누어 회전시키고, 각 스텝마다 상기 렌즈의 해상력을 측정하면서 상기 렌즈를 회전시키는 것을 특징으로 하는 카메라모듈의 자동 초점조정 방법.
렌즈의 회전각도에 따라 상기 렌즈의 초점 거리가 변하는 카메라모듈에 있어서,
상기 렌즈의 초기 위치에서 측정된 DFOV(diagonal field of view)값과 타겟 DFOV값의 차를 이용하여 상기 렌즈가 타겟 DFOV값을 갖는 위치에 다소 못 미치는 소정의 위치에 놓이도록 정방향으로 상기 렌즈를 회전시키는 제 1 정방향 회전단계;
상기 렌즈를 소정의 각도 스텝만큼씩 나누어 회전시키고, 각 스텝마다 상기 렌즈의 해상력을 측정하면서 상기 렌즈를 회전시켜 그 해상력이 최고점을 지나 기 설정된 값만큼 낮아질 때까지 상기 렌즈를 회전시키는 제 2 정방향 회전단계;
상기 제 2 정방향 회전단계를 마친 위치에서 측정한 렌즈의 DFOV값과 상기 타겟 DFOV값의 차로부터 산출된 역방향 회전각도 중 일부만큼 상기 렌즈를 역방향으로 회전시키는 제1 역방향 회전단계; 및
상기 제 1 역방향 회전단계를 마친 위치에서 측정한 렌즈의 DFOV값과 상기 타겟 DFOV값의 차로부터 산정된 역방향 회전각도만큼 상기 렌즈를 역방향으로 회전시키는 제 2 역방향 회전단계를 포함하는 카메라모듈의 자동 초점조정 방법.
렌즈의 회전각도에 따라 상기 렌즈의 해상력이 변하는 카메라모듈의 초점을 조정하는 장치에 있어서,
상기 렌즈의 회전각도 위치에 따른 DFOV(diagonal field of view)값을 측정하는 DFOV값 측정부;
상기 렌즈를 회전시켜 렌즈의 위치를 조정하는 조정부; 및
상기 렌즈의 해상력을 측정하고, 상기 DFOV값 측정부 및 조정부를 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는 상기 조정부를 제어하여 해상력이 높아지도록 상기 렌즈를 정방향으로 회전시키다가 해상력이 최고점을 지나 기 설정된 값만큼 낮아지면 상기 렌즈의 회전을 정지시키고, 상기 DFOV값 측정부를 제어하여 측정된 현재 렌즈 위치에서의 DFOV값과 상기 렌즈가 최고의 해상력을 가질 때의 타겟 DFOV값을 이용하여 역방향 회전각도를 산정하고, 상기 조정부가 두 차례로 나누어 역방향으로 상기 렌즈를 회전시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 카메라모듈의 자동 초점조정 장치.