KR101537949B1

KR101537949B1 - 촬상 장치

Info

Publication number: KR101537949B1
Application number: KR1020080133784A
Authority: KR
Inventors: 이경배
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2008-12-24
Filing date: 2008-12-24
Publication date: 2015-07-20
Also published as: US8243153B2; KR20100075159A; US20100157071A1

Abstract

본 발명은, 영상광이 투과되는 적어도 하나의 흔들림 보정 렌즈와, 상기 흔들림 보정 렌즈를 움직이는 제1 구동부와, 상기 흔들림 보정 렌즈를 투과한 영상광을 전기적 신호로 변환하는 촬상 소자와, 상기 영상광의 광축을 중심으로 상기 촬상 소자를 회전시키는 회전부와, 상기 제1 구동부와 상기 회전부를 제어하는 제어부를 포함하는 촬상 장치를 제공한다.

촬상 장치, 흔들림 보정

Description

촬상 장치{Photographing apparatus}

본 발명은 촬상(撮像) 장치에 관한 것으로, 특히, 촬영 시에 발생하는 촬상 장치의 흔들림을 보정하여 촬영할 수 있는 촬상 장치에 관한 것이다.

디지털 스틸 카메라 및 디지털 비디오 카메라 등의 촬상 장치가 많이 보급되면서, 점점 고품질의 사진 및 동영상을 촬영하고자 하는 소비자들의 욕구가 증대되고 있다.

최근 들어, 사용자의 손떨림이나 외부로부터의 충격으로 인한 사진의 해상력 저하를 방지하기 위해, 촬상 장치에 흔들림 보정 모듈을 채용하는 경우가 늘고 있다.

통상적으로 흔들림 보정 모듈의 작동 방식은, 크게 전자식 흔들림 보정 방식과 광학식 흔들림 보정 방식이 사용된다.

전자식 흔들림 보정 방식은, 촬영한 영상의 결과물로부터 흔들림을 검출한 후, 전자적으로 위치와 색 등을 조정하여 흔들림이 없는 영상을 만들어 내는 방식을 말한다.

또한, 광학식 흔들림 보정 방식은, 촬상 장치의 흔들림을 상쇄하는 방향으로 렌즈를 움직여서 영상을 보정함으로써, 흔들림이 없는 영상을 만들어 내는 방식을 말한다.

그 중, 광학식 흔들림 보정 방식은, 잔상이 없으며, 주밍(zooming) 작용 시에도 무리없이 작동할 수 있으며, 화질이 깨끗하다는 장점이 있어 전자식 흔들림 보정 방식보다 선호되고 있다.

촬상 장치의 흔들림 보정에 관한 기술은 꾸준히 발전하고 있으며, 시장의 요구에 따라 점점 더 고성능의 흔들림 보정 모듈이 개발되고 있는 실정이다.

본 발명은, 뛰어난 흔들림 보정 기능을 가지는 촬상 장치를 제공하는 것을 주된 과제로 한다.

본 발명은, 영상광이 투과되는 적어도 하나의 흔들림 보정 렌즈;와, 상기 흔들림 보정 렌즈를 움직이는 제1 구동부;와, 상기 흔들림 보정 렌즈를 투과한 영상광을 전기적 신호로 변환하는 촬상 소자;와, 상기 영상광의 광축을 중심으로 상기 촬상 소자를 회전시키는 회전부;와, 상기 제1 구동부와 상기 회전부를 제어하는 제어부;를 포함하는 촬상 장치를 제공한다.

여기서, 상기 제1 구동부는 상기 흔들림 보정 렌즈를 상기 영상광의 광축 방향에 대해 수직으로 움직일 수 있다.

여기서, 상기 제1 구동부는 한 쌍의 액추에이터를 포함하고, 상기 한 쌍의 액추에이터의 일부는 상기 흔들림 보정 렌즈에 연결될 수 있다.

여기서, 상기 제1 구동부는, 초음파 모터, 보이스 코일 모터(Voice coil motor), 스텝 모터 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 촬상 소자는, CCD(charge coupled device) 또는 CMOS(complementary metal oxide semiconductor)로 이루어질 수 있다.

여기서, 상기 회전부는, 회전구멍이 형성되는 프레임;과, 상기 프레임에 장착되고, 작용부가 직선운동을 하는 제2 구동부;와, 상기 촬상 소자가 장착되며, 상 기 회전구멍에 끼워져 회전할 수 있도록 설치되는 회전 가이드부;와, 상기 회전 가이드부에 연결되며, 상기 제2 구동부의 작용부로부터 동력을 전달받아 상기 회전 가이드부를 회전시키는 링크부;를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제2 구동부는, 초음파 모터, 보이스 코일 모터 및 스텝 모터 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 회전 가이드부는 상기 링크부와 연결되는 회전 연결부를 구비하고, 상기 링크부에는 슬롯이 형성되며, 상기 회전 연결부에 설치되는 연결핀을 상기 슬롯에 통과시켜 장착시킴으로써, 상기 링크부와 상기 회전 연결부가 서로 연결될 수 있다.

여기서, 상기 연결핀에 의해 상기 링크부의 직선 운동은 상기 회전 가이드부의 회전 운동으로 전환될 수 있다.

여기서, 상기 촬상 장치의 흔들림을 측정하여 상기 제어부에 전달하는 적어도 하나의 센서부를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 센서부는 회전 움직임을 측정하는 자이로 센서를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은, 영상광이 투과되는 적어도 하나의 렌즈군;과, 상기 렌즈군을 투과한 영상광을 전기적 신호로 변환하는 촬상 소자;와, 상기 영상광의 광축을 중심으로 상기 촬상 소자를 회전시키는 회전부;와, 상기 회전부를 제어하는 제어부;를 포함하는 촬상 장치를 제공한다.

여기서, 상기 촬상 소자는, CCD 또는 CMOS로 이루어질 수 있다.

여기서, 상기 회전부는, 회전구멍이 형성되는 프레임;과, 상기 프레임에 장착되고, 작용부가 직선운동을 하는 구동부;와, 상기 촬상 소자가 장착되며, 상기 회전구멍에 끼워져 회전할 수 있도록 설치되는 회전 가이드부;와, 상기 회전 가이드부에 연결되며, 상기 구동부의 작용부로부터 동력을 전달받아 상기 회전 가이드부를 회전시키는 링크부;를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 구동부는, 초음파 모터, 보이스 코일 모터 및 스텝 모터 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 촬상 장치는, 뛰어난 흔들림 보정 기능을 수행할 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 촬상 장치의 개략적인 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 관한 촬상 장치의 내부 구성을 도시한 개략적인 블록 다이어그램이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 관한 촬상 장치의 렌즈 유닛을 분리하여 도시한 개략적인 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 촬상 장치(100)는, 일안 리플렉스 카메라(single-lens reflex camera)로서 필요에 따라 렌즈 유닛(110)의 착탈이 가능한 디지털 카메라이다.

촬상 장치(100)는, 크게 렌즈 유닛(110)과 본체(120)로 이루어져 있다.

렌즈 유닛(110)은 렌즈군(111)과 렌즈틀(112)로 이루어져, 피사체의 영상광을 본체(120)로 전달하는 기능을 수행한다.

렌즈군(111)은 피사체의 영상광을 투과시키는 기능을 수행하는데, 줌 렌즈, 포커스 렌즈, 조리개 등이 포함된다. 그 중 줌 렌즈는 광축 방향에 전후하여 이동시킴으로써 초점거리가 연속적으로 변화하는 렌즈로서 피사체의 크기를 변화하여 촬영하는 렌즈이고, 포커스 렌즈는 초점을 맞추기 위한 렌즈이다. 조리개는, 피사체를 촬영할 때에 촬상 소자로 들어가는 광량을 조절하는 장치이다.

특히, 렌즈군(111)에는, 도 3에 도시된 것과 같이, 흔들림 보정 렌즈(111a)가 배치된다. 흔들림 보정 렌즈(111a)는 촬상 장치(100)의 흔들림을 상쇄시키는 방향으로 움직임이 제어됨으로써 흔들림을 보정하게 된다.

본 실시예에 따른 렌즈군(111)은 1개의 흔들림 보정 렌즈(111a)를 포함하나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 렌즈군은 2개 이상의 흔들림 보정 렌즈를 포함할 수 있다.

렌즈틀(112)에는 렌즈군(111)이 장착되는데, 렌즈틀(112)에는 흔들림 보정 렌즈(111a)의 움직임을 제어하는 제1 구동부(112a)와, 제1 탄성부재(112b), 제2 탄성부재(112c)가 배치된다.

제1 구동부(112a)는 제1 액추에이터(112a_1)와 제2 액추에이터(112a_2)로 구성되며, 제1 액추에이터(112a_1)와 제2 액추에이터(112a_2)는 보이스 코일 모터(V.C.M.)로 구성된다.

본 실시예에 따른 제1 구동부(112a)는, 2개의 액추에이터, 즉, 제1 액추에이터(112a_1) 및 제2 액추에이터(112a_2)를 포함하나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 제1 구동부를 구성하는 액추에이터의 개수에는 특별한 제한이 없다. 예를 들어, 제1 구동부는 1개의 액추에이터로 구성될 수 있고, 3개, 4개 등의 액추에이터로 구성될 수도 있다.

본 실시예에 따른 제1 구동부(112a)는 보이스 코일 모터로 구성되나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 제1 구동부는 초음파 모터로 구성될 수 있으며, 최종 작용부가 직선 운동을 하는 스텝 모터로 구성될 수도 있다.

제1 액추에이터(112a_1)의 작용부(112a_12)와 제2 액추에이터(112a_2)의 작용부(112a_21)의 일단은 흔들림 보정 렌즈(111a)에 연결된다. 즉, 제1 액추에이터(112a_1)와 제2 액추에이터(112a_2)는 서로 수직으로 배치됨으로써, 흔들림 보정 렌즈(111a)를 각각 x축, y축의 방향으로 움직이는 기능을 수행한다.

제1 액추에이터(112a_1)와 제2 액추에이터(112a_2)는 렌즈틀(112)에 장착되는데, 소정의 각도로 회동가능하도록 장착된다. 이를 위해, 제1 액추에이터(112a_1)와 제2 액추에이터(112a_2)는 렌즈틀(112)에 각각 제1 장착부(112a_3), 제2 장착부(112a_4)를 사용하여 힌지구조로 장착된다.

제1 탄성부재(112b) 및 제2 탄성부재(112c)는 흔들림 보정 렌즈(111a)를 초기 위치로 복귀시키는 기능을 수행한다. 즉, 제1 탄성부재(112b) 및 제2 탄성부재(112c)는, 제1 액추에이터(112a_1) 및 제2 액추에이터(112a_2)와 함께, x축 및 y축의 방향으로 흔들림 보정 렌즈(111a)의 움직임을 제어하는 기능을 수행하게 된다.

제1 탄성부재(112b) 및 제2 탄성부재(112c)는 원통 코일 스프링으로 구성되는데, 각각의 일단은 렌즈틀(112)에 장착되고, 타단은 흔들림 보정 렌즈(111a)에 고정된다.

본 실시예에 따르면, 제1 탄성부재(112b) 및 제2 탄성부재(112c)는 원통 코일 스프링으로 구성되나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 제1 탄성부재 및 제2 탄성부재는 충분한 탄성을 가지기만 하면 되고, 그 형상 및 소재에 특별한 제한이 없다.

본 실시예에 따르면, 렌즈 유닛(110)은 제1 탄성부재(112b) 및 제2 탄성부재(112c)를 포함하지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 렌즈 유닛은 제1 탄성부재 및 제2 탄성부재를 포함하지 않을 수도 있다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 본체(120)는 셔터(121), 촬상 소자(imaging device)(122), 앰프 일체형의 CDS(Correlated Double Sampling) 회로(123), A/D 변환기(124), 화상 입력 콘트롤러(125), 화이트 밸런스 조정부(126), 압축 처리 회로(127), 표시부 드라이버(128), 표시부(129), 타이밍 발생기(130), 제어부(131), 입력부(132), 메모리(133), VRAM(Video Random Access Memory)(134), 미디어 콘트롤러(135), 기록 미디어(136), 회전부(137), 제1센서(141), 제2센서(142), 제3센서(143) 등을 포함하고 있다.

셔터(121)는 촬상 소자(122)로 들어가는 영상광을 제어하는 기능을 수행한다.

촬상 소자(122)는 렌즈군(111)을 통과한 영상광이 화상으로 결상되는 위치에 배치됨으로써, 결상된 화상을 전기적 신호로 변환하는 기능을 한다.

촬상 소자(122)로는 CCD(charge couple devices) 소자가 이용되나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 촬상 소자로는 CMOS(complementary metal oxide semiconductor)가 이용되어도 되고, 그 밖의 이미지 센서를 이용해도 된다.

CDS 회로(123)는, 촬상 소자(122)로부터 출력된 전기 신호의 잡음을 제거하는 샘플링 회로의 일종인 CDS 회로와, 잡음을 제거한 후에 전기 신호를 증폭하는 앰프가 일체가 된 회로이다. 본 실시예에서는 CDS 회로와 앰프가 일체가 된 회로를 이용하여 CDS 회로(123)를 구성하고 있지만, CDS 회로와 앰프를 별도의 회로로 구성해도 된다.

A/D 변환기(124)는, 촬상 소자(122)에서 생성된 아날로그 전기신호를 디지털 신호로 변환하는 장치이다.

화상 입력 콘트롤러(125)는 디지털의 영상 신호를 제어부(131) 등으로 전달하는 기능을 수행한다.

화이트 밸런스 조정부(126)는, 촬상 소자(122)로부터 출력된 촬영 화상 데이터를 이용하여 화이트 밸런스의 값을 조정하는 회로이다.

본 실시예에 따른 화이트 밸런스 조정부(126)는, 제어부(131)와 별도의 회로로 구성되나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면, 화이트 밸런스 조정부는 제어부(131)의 일부분으로 구성될 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 화이트 밸런스 조정부(126)는 전기 회로 자체로 구성되지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면, 화이트 밸런스 조정부는 소프트웨어로 구성될 수 있다.

압축 처리 회로(127)는, 촬영 화상의 데이터를 적절한 형식으로 압축하는 압축처리를 행한다. 화상의 압축 형식은 가역형식 또는 비가역형식이어도 된다. 적절한 형식의 예로서, JPEG(Joint Photographic Experts Group)형식이나 JPEG 2000형식으로 변환해도 된다.

표시부(129)는 LCD(Liquid Crystal Display) 장치가 사용되어, 촬영 조작을 행하기 전의 라이브 뷰 표시나, 촬상 장치(100)의 각종 설정 화면이나, 촬영한 화상의 표시등을 행한다. 화상 데이터나 촬상 장치(100)의 각종 정보의 표시부(129)에의 표시는, 표시부 드라이버(128)를 개재하여 행해진다.

본 실시예에서는 표시부(129)로서 LCD 장치를 사용하지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명은 표시부로서 유기 발광 다이오드(Organic Light-Emitting Diode), 전계 방출 디스플레이(Field Emission Display: FED) 등이 사용될 수도 있다.

타이밍 발생기(130)는, 촬상 소자(122)에 타이밍 신호를 입력한다. 타이밍 발생기(130)로부터의 타이밍 신호에 의해 셔터 속도가 결정된다. 즉, 타이밍 발생기(130)로부터의 타이밍 신호에 의해 촬상 소자(122)의 구동이 제어되고, 촬상 소자(122)가 구동하는 시간 내에 피사체로부터의 영상광을 입사함으로써, 화상 데이터의 기초가 되는 전기 신호가 생성된다.

제어부(131)는, 렌즈 유닛(110)의 제1 구동부(112a), 촬상 소자(122), CDS 회로(123), 회전부(137) 등에 대해 신호계의 명령을 행하거나, 입력부(132)의 조작에 대한 조작계의 명령을 행한다. 본 실시예에 있어서는, 제어부를 하나만 포함하고 있지만, 신호계의 명령과 조작계의 명령을 별도의 제어부에서 행하도록 해도 된다.

특히, 제어부(131)는, 제1센서(141), 제2센서(142), 제3센서(143)로부터 촬상 장치(100)의 흔들림 움직임에 대한 데이터를 송신받은 후, 그러한 흔들림을 보정하기 위한 제어 신호를 생성하여 직접 제1 구동부(112a) 및 제2 구동부(137b)를 제어하는 기능을 수행하게 된다.

또한, 제어부(131)는 영상 처리 기능도 수행한다. 즉, 촬상 소자(122)로부터 받은 촬영 데이터를 처리하는 기능도 수행한다. 대표적으로, 제어부(131)는 전송된 촬영 데이터의 감마 보정을 수행된다.

감마 보정이란 인간의 시각의 비선형성에 맞추어 정보를 부호화하는 것을 의미한다. 즉, 인간의 시각은 베버의 법칙(Weber's law)에 따라 밝기에 대해 비선형적으로 반응하기 때문에, 한정된 비트 심도(Bit depth)가 주어졌을 때, 선형적으로 빛의 밝기를 기록하면 포스터리제이션(Posterization)이 발생한다. 따라서, 주어진 비트 심도 하에서 최대한의 화질을 보여주기 위해서는 비선형 함수를 사용하여 부호화해야 하는데, 이를 수행하는 것을 감마 보정이라 한다.

제어부(131)의 감마 보정은 감마 커브에 의해 입력되는 영상 신호를 감마 보정하여 출력하는데, 예를 들어, 12 비트 영상 신호의 입력 휘도 레벨을 8비트 휘도 레벨로 보정하여 출력한다.

입력부(132)는, 촬영 모드 선택부로서의 기능을 포함하고, 촬상 장치(100)의 조작을 행하거나, 촬영시의 각종의 설정을 행하기 위한 부재가 배치되어 있다. 입력부(132)에 배치되는 부재에는, 전원 버튼, 촬영 모드나 촬영 드라이브 모드의 선택 및 효과 파라미터의 설정을 행하는 십자키 및 선택 버튼, 촬영 조작을 개시하는 셔터 버튼 등이 배치된다.

또한, 입력부(132)의 형태 및 형식에는 특별한 제한이 없다. 즉, 버튼 형상으로 형성될 수도 있고, 표시부(129)에 연동된 터치 스크린 장치(touch screen device)의 형식을 가질 수도 있다.

메모리(133)는, 화상 기억부의 일례로서, 촬영한 화상의 데이터나 작동에 필요한 데이터를 일시적으로 기억하는 것이다. 메모리(133)는, 복수의 화상을 기억할 수 있는 만큼의 기억 용량을 갖고 있다. 메모리(133)에의 화상의 판독/기입은 화상입력 콘트롤러(125)에 의해 제어된다.

VRAM(134)은, 표시부(129)에 표시하는 내용을 유지하는 것으로, 표시부(129)의 해상도나 최대 발색수(發色數)는 VRAM(134)의 용량에 의존한다.

기록 미디어(136)는, 화상 기록부의 일례로서, 촬영한 화상을 기록하는 것이다. 기록 미디어(136)에의 입출력은, 미디어 콘트롤러(135)에 의해 제어된다. 기록 미디어(136)에는, 데이터를 기록하는 카드형의 기억장치인 SD 카드(secure digital card), MMC(multimedia card) 등이 사용될 수 있다.

회전부(137)는 촬상 소자(122)를 회전시키는 기능을 하는 장치로서, 도 6에 도시된 바와 같이, 본체(120)의 내부에 배치된다.

회전부(137)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 프레임(137a), 제2 구동부(137b), 회전 가이드부(137c), 링크부(137d)를 포함한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 관한 촬상 장치의 회전부를 분리하여 도시한 사시도이다.

프레임(137a)에는 광축 방향으로 셔터(121) 등이 배치된 경통(137a_1)이 배치되고, 프레임(137a)의 중앙에는 회전구멍(137a_2)이 형성되어 있다.

제2 구동부(137b)는 초음파 모터로 구성되어 프레임(137a)에 장착되며, 제2 구동부(137b)에 구비된 작용부(137b_1)는 직선운동을 한다.

본 실시예에서는 제2 구동부(137b)를 초음파 모터로 구성하나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 제2 구동부는 보이스 코일 모터(voice coil motor)로 구성될 수 있으며, 최종 작용부가 직선 운동을 하는 스텝 모터로 구성될 수도 있다.

회전 가이드부(137c)는 원통의 형상으로 구성되어 그 외주가 회전구멍(137a_2)에 끼워져 회전할 수 있도록 구성된다. 또한, 회전 가이드부(137c)에는 촬상 소자(122)가 장착되어 있고, 일부에 회전 연결부(137c_1)가 형성되어 있다.

링크부(137d)는 제2 구동부(137b)의 작용부(137b_1)로부터 동력을 전달받아 회전 가이드부(137c)를 회전시키는 기능을 수행한다. 이를 위해, 링크부(137d)의 일부(137d_1)는 회전 연결부(137c_1)에 연결되고, 타부(137d_2)는 제2 구동부(137b)의 작용부(137b_1)에 연결되어 작용부(137b_1)의 움직임에 따라 같이 움직이게 된다.

도 8을 참조로 하여, 링크부(137d)의 일부(137d_1)가 회전 연결부(137c_1)에 연결되는 구조를 살펴보면 다음과 같다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 관한 링크부가 회전 연결부에 연결되는 모습을 도시한 개략적인 분해 사시도이다.

링크부(137d)의 일부(137d_1)에는 슬롯(slot)(137d_3)이 형성되어 있고, 회전 연결부(137c_1)에는 고정구멍(137c_12)이 형성되어 있다.

연결핀(137e)은 슬롯(137d_3)에 끼워져 고정구멍(137a_12)에 장착됨으로써, 링크부(137d)의 직선 움직임에 따라 회전 가이드부(137c)가 회전할 수 있도록 구성된다. 즉, 링크부(137d)가 움직이면 연결핀(137e)이 슬롯(137d_3)의 내벽에 접촉하여 슬라이딩 운동함으로써 링크부(137d)의 직선 운동이 회전 가이드부(137c)의 회 전운동으로 전환되게 된다.

이상과 같은 회전부(137)의 구성은, 그 구조상 회전 가이드부(137c)의 회전 가능한 각도가 제한된다. 따라서, 설계자는 우선, 회전 흔들림 보정을 위해 필요한 정도의 회전 각도를 결정하고, 그 결정된 필요 회전 각도를 구현하기 위하여, 링크부(137d)의 직선 움직임 변위와 슬롯(137d_3)의 형성 길이 등을 고려하여 설계를 수행한다.

본 실시예에 따르면, 회전부(137)는 제2 구동부(137b)의 작용부(137b_1)의 직선 움직임을 회전 가이드부(137c)의 회전 움직임으로 전환하는 구조를 구비하고 있지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 회전부는 최종적으로 촬상 소자(122)를 회전시킬 수만 있으면 되고, 그 세부구성에 있어서는 특별한 제한이 없다. 예를 들어, 본 발명에 따른 회전부의 구성으로써, 제2 구동부(137b)로 회전축을 가진 스텝 모터를 이용하고, 그 회전축에 기어 전동 장치, 벨트 전동 장치 등의 동력전달장치를 적용함으로써, 촬상 소자(122)가 배치된 회전 가이드부(137c)를 회전시킬 수도 있다.

한편, 제1센서(141), 제2센서(142), 제3센서(143)는 촬상 장치(100)의 흔들림의 정도를 측정한다. 이를 위해, 제1센서(141), 제2센서(142), 제3센서(143)는 가속도 센서, 자이로 센서 등으로 구성된다.

여기서, 제1센서(141), 제2센서(142), 제3센서(143)는 촬상 장치(100)의 움직임을 측정할 수만 있다면, 그 형식 및 작동 원리에는 제한이 없다. 예를 들어, 본 발명에 따른 제1센서, 제2센서, 제3센서는 변위 센서, 속도 센서, 각속도 센서, 각가속도 센서 등이 사용될 수도 있다. 특히, 촬상 장치(100)의 회전 흔들림을 측정하기 위해서는 자이로(gyro) 센서가 적합하다.

또한, 본 실시예에 따르면, 제1센서(141), 제2센서(142), 제3센서(143)의 3개의 센서가 사용되었지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면, 센서의 개수에는 특별한 제한이 없다. 예를 들면, 모든 방향의 흔들림을 1개의 센서로 감지할 수만 있다면, 1개의 센서로도 구성할 수 있다. 또한, 필요에 따라 4개 이상의 센서가 사용될 수도 있다.

이하에서는, 상기와 같은 촬상 장치(100)의 구성을 기초로 하여, 본 실시예의 촬상 장치(100)의 흔들림 보정 작용을 상세히 살펴보기로 한다.

촬상 장치(100)를 사용하여 촬상 중에는 손떨림 등에 의해 흔들림이 발생하는 경우가 있는데, 그러한 흔들림의 움직임은 일반적으로 6가지 방향의 움직임으로 분해할 수 있다.

즉, 촬상 장치(100)의 흔들림은, 도 1에 도시된 바와 같이, XYZ 고정 좌표계에 대한 병진 운동과, 촬상 장치(100)에 원점을 둔 xyz 일반이동 좌표계의 x축, y축, z축을 중심으로 한 회전 운동으로 분해할 수 있다. 특히, 손떨림과 관련되어서는 변화량이 큰 회전 운동이 중요한데, 각각의 회전 운동은 x축을 중심으로 한 회전(Pitch), y축을 중심으로 한 회전(Yaw), z축을 중심으로 한 회전(Roll)으로 표현될 수 있다.

따라서, 본 실시예의 촬상 장치(100)는 그러한 흔들림을 보정하기 위해, 3축 흔들림 보정 방식을 사용한다. 즉, 렌즈 유닛(100)의 흔들림 보정 렌즈(111a)의 움 직임을 제어하는 방식을 이용함과 동시에, 본체(120)의 내부에 배치된 촬상 소자(122)의 회전 움직임을 제어하는 방식을 사용한다. 즉, 전자는 2축의 흔들림 보정 방식이고, 후자는 1축의 흔들림 보정 방식이 되어, 전체적으로 3축의 흔들림 보정 방식이 적용된다.

본 실시예의 촬상 장치(100)의 흔들림 보정 모드에서는, 2축 보정 방식인 흔들림 보정 렌즈(111a)의 움직임을 제어하는 보정 작용과, 1축 보정 방식인 촬상 소자(122)의 회전 움직임을 제어하는 보정 작용이 함께 수행되나, 이하에서는 설명을 위해, 먼저 흔들림 보정 렌즈(111a)의 움직임을 제어하는 보정 작용을 설명한 후, 촬상 소자(122)의 회전 움직임을 제어하는 보정 작용을 설명하기로 한다.

우선, 도 4 및 도 5를 참조하여, 흔들림 보정 렌즈(111a)의 움직임을 제어하는 2축 보정 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 4 및 도 5는, 본 발명의 일 실시예에 관한 흔들림 보정 렌즈를 촬상 장치의 흔들림 보정을 위해 움직이는 모습을 도시한 개략적인 도면이다.

촬상 장치(100)의 모드가 흔들림 보정 모드 상태에서, 흔들림이 발생하였을 때에는, 제1 센서(141) 및 제2 센서(142)가 흔들림을 측정하여 제어부(131)로 전송한다. 이 때, 제1 센서(141) 및 제2 센서(142)는 주로 x축을 중심으로 한 회전(Pitch), y축을 중심으로 한 회전(Yaw)을 측정하게 된다.

제어부(131)는 제1 센서(141) 및 제2 센서(142)로부터 받은 데이터를 연산하여 흔들림을 상쇄하는 방향으로 제1 구동부(112a), 즉, 제1 액추에이터(112a_1) 및 제2 액추에이터(112a_2)를 작동시킨다. 여기서, 제1 구동부(112a)는 흔들림 보정 렌즈(111a)를 광축인 z축 방향에 대하여 수직으로 움직이게 된다. 즉, 제1 구동부(112a)는 흔들림 보정 렌즈(111a)를 움직이되, x축과 y축으로 이루어진 x-y 평면(plane)에 평행인 평면상에서 움직이도록 한다.

예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 흔들림을 상쇄하기 위해 흔들림 보정 렌즈(111a)를 x축의 양의 방향으로 움직여야 한다면, 제어부(131)는 제1 액추에이터(112a_1)의 작용부(112a_12)를 작동시켜 흔들림 보정 렌즈(111a)를 x축의 양의 방향으로 움직인다.

또한, 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 흔들림을 상쇄하기 위해 흔들림 보정 렌즈(111)를 y축의 양의 방향으로 움직여야 한다면, 제어부(131)는 제2 액추에이터(112a_2)의 작용부(112a_21)를 작동시켜 흔들림 보정 렌즈(111a)를 y축의 양의 방향으로 움직인다.

상기 예에서는 흔들림을 상쇄하기 위하여, 흔들림 보정 렌즈(111a)를 x축과 y축의 양의 방향으로 움직이는 경우를 설명하였다. 흔들림 보정 렌즈(111a)를 x축과 y축의 음의 방향으로 움직이는 경우도 상기의 경우와 마찬가지이고, 단지 방향을 반대로 적용하면 된다.

상기 예에서는 흔들림을 상쇄하기 위해 흔들림 보정 렌즈(111a)를 x축의 방향으로 움직이는 경우과 y축의 방향으로 움직여야 하는 경우를 나누어 설명하였다. 그러나, 흔들림이 발생하는 경우에는 대개, 흔들림 보정 렌즈(111a)를 x축과 y축으로 동시에 움직여야 하는데, 그러한 경우에는 제어부(131)는 동시에 제1 액추에이터(112a_1) 및 제2 액추에이터(112a_2)를 구동하게 된다.

한편, 흔들림 보정 렌즈(111a)가 초기 위치로부터 움직이게 되면, 그에 따라 제1 탄성부재(112b) 및 제2 탄성부재(112c)도 인장 또는 수축을 하여 탄성 위치 에너지를 저장하게 된다. 차후, 흔들림이 발생하지 않게 되면, 제1 탄성부재(112b) 및 제2 탄성부재(112c)에 저장되었던 탄성 위치 에너지가 방출되면서 흔들림 보정 렌즈(111a)는 초기 위치로 복귀하게 된다.

다음은, 도 9 내지 도 11을 참조하여, 촬상 소자(122)의 회전 움직임을 제어하는 1축 보정 작용을 설명한다.

도 9 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 관한 촬상 소자를 촬상 장치의 흔들림 보정을 위해 움직이는 모습을 도시한 개략적인 도면이다.

우선, 촬상 장치(100)의 모드가 흔들림 보정 모드 상태에서, 흔들림이 발생하지 않는 상태에서는, 도 9에 도시된 바와 같이, 제어부(131)는 제2 구동부(137b)를 구동하지 않고, 촬상 소자(122)도 회전하지 않은 상태에 있다.

만약, 촬상 장치(100)에 흔들림이 발생하였을 때에는, 제3 센서(143)가 회전 흔들림을 측정하여 제어부(131)로 전송한다. 이 때, 제3 센서(143)는 주로 전술한 z축을 중심으로 한 회전(Roll)을 측정하게 된다.

제어부(131)는 제3 센서(143)로부터 받은 데이터를 연산하여, 흔들림을 상쇄하는 방향으로 제2 구동부(137b)를 제어한다.

예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이, 흔들림을 상쇄하기 위해 촬상 소자(122)를 반시계 방향으로 회전시켜야 한다면, 제어부(131)는 제2 구동부(137b)의 작용부(137b_1)가 x축의 양의 방향으로 움직이도록 제어한다. 작용부(137b_1)가 x 축의 양의 방향으로 움직이게 되면, 링크부(137d)도 x축의 양의 방향으로 움직이게 된다. 그렇게 되면, 연결핀(137e)은 슬롯(137d_3)의 내벽을 슬라이딩하게 되고, 회전 가이드부(137c)는 반시계 방향으로 회전하게 된다. 즉, 회전 가이드부(137c)는 회전구멍(137a_2)에 끼워져 회전운동을 하도록 구속되어 있으므로, 회전 가이드부(137c)는 연결핀(137e)에 의하여 힘을 받아 반시계 방향으로 회전을 하게 되는 것이다. 그와 같이, 회전 가이드부(137c)가 반시계 방향으로 회전하게 되면, 회전 가이드부(137c)에 배치된 촬상 소자(122)도 반시계 방향으로 회전하게 됨으로써, 흔들림 보정이 수행되게 된다.

또한, 예를 들어, 도 11에 도시된 바와 같이, 흔들림을 상쇄하기 위해 촬상 소자(122)를 시계 방향으로 회전시켜야 한다면, 제어부(131)는 제2 구동부(137b)의 작용부(137b_1)가 x축의 음의 방향으로 움직이도록 제어한다. 작용부(137b_1)가 x축의 음의 방향으로 움직이게 되면, 링크부(137d)도 x축의 음의 방향으로 움직이게 된다. 그렇게 되면, 연결핀(137e)은 슬롯(137d_3)의 내벽을 슬라이딩하게 되고, 회전 가이드부(137c)는 시계 방향으로 회전하게 된다. 즉, 회전 가이드부(137c)는 회전구멍(137a_2)에 끼워져 회전운동을 하도록 구속되어 있으므로, 회전 가이드부(137c)는 연결핀(137e)에 의하여 힘을 받아 시계 방향으로 회전을 하게 되는 것이다. 그와 같이, 회전 가이드부(137c)가 시계 방향으로 회전하게 되면, 회전 가이드부(137c)에 배치된 촬상 소자(122)도 시계 방향으로 회전하게 됨으로써, 흔들림 보정이 수행되게 된다.

이상과 같이, 본 실시예의 촬상 장치(100)는 흔들림을 보정하기 위해, 3축의 흔들림 보정 방식, 즉, 흔들림 보정 렌즈(111a)의 움직임과 촬상 소자(122)의 회전 움직임을 함께 제어하는 방식을 사용하므로, 고도의 정확도로 흔들림 보정을 수행할 수 있는 장점이 있게 된다.

한편, 본 실시예에 따른 촬상 장치(100)는 일안 리플렉스 카메라이나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 촬상 장치의 종류 및 형식에 대해서는 특별한 제한이 없다. 예를 들면, 본 발명에 따른 촬상 장치는, 컴팩트 카메라, 영상 캠 코더, 필름식 수동 카메라 등의 다양한 종류 및 형식의 촬상 장치가 적용될 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 촬상 장치의 개략적인 사시도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 관한 촬상 장치의 내부 구성을 도시한 개략적인 블록 다이어그램이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 관한 촬상 장치의 렌즈 유닛을 분리하여 도시한 개략적인 사시도이다.

도 4 및 도 5는, 본 발명의 일 실시예에 관한 흔들림 보정 렌즈를 흔들림 보정 작용을 위해 움직이는 모습을 도시한 개략적인 도면이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 관한 촬상 장치의 뒷모습을 도시한 개략적인 사시도이다.

도 9 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 관한 촬상 소자를 흔들림 보정 작용을 위해 움직이는 모습을 도시한 개략적인 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100: 촬상 장치 110: 렌즈 유닛

111: 렌즈군 111a: 흔들림 보정 렌즈

112: 렌즈틀 112a: 제1 구동부

112b: 제1 탄성부재 112c: 제2 탄성부재

120: 본체 121: 셔터

122: 촬상 소자 123: CDS 회로

124: A/D 변환기 125: 화상 입력 콘트롤러

126: 화이트 밸런스 조정부 127: 압축 처리 회로

128: 표시부 드라이버 129: 표시부

130: 타이밍 발생기 131: 제어부

132: 입력부 133: 메모리

134: VRAM 135: 미디어 콘트롤러

136: 기록 미디어 137: 회전부

137a: 프레임 137b: 제2 구동부

137c: 회전 가이드부 137d: 링크부

137e: 연결핀 141: 제1센서 142: 제2센서 143: 제3센서

Claims

영상광이 투과되는 적어도 하나의 흔들림 보정 렌즈;

상기 흔들림 보정 렌즈를 움직이는 제1 구동부;

상기 흔들림 보정 렌즈를 투과한 영상광을 전기적 신호로 변환하는 촬상 소자;

상기 영상광의 광축을 중심으로 상기 촬상 소자를 회전시키는 회전부; 및

상기 제1 구동부와 상기 회전부를 제어하는 제어부;를 포함하고,

상기 회전부는,

회전구멍이 형성되는 프레임;

상기 프레임에 장착되고, 작용부가 직선운동을 하는 제2 구동부;

상기 촬상 소자가 장착되며, 상기 회전구멍에 끼워져 회전할 수 있도록 설치되는 회전 가이드부; 및

상기 회전 가이드부에 연결되며, 상기 제2 구동부의 작용부로부터 동력을 전달받아 상기 회전 가이드부를 회전시키는 링크부;를 포함하는 촬상 장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 구동부는 상기 흔들림 보정 렌즈를 상기 영상광의 광축 방향에 대해 수직으로 움직이는 촬상 장치.
제2항에 있어서,

상기 제1 구동부는 한 쌍의 액추에이터를 포함하고, 상기 한 쌍의 액추에이터의 일부는 상기 흔들림 보정 렌즈에 연결되는 촬상 장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 구동부는, 초음파 모터, 보이스 코일 모터(Voice coil motor), 스텝 모터 중 적어도 어느 하나를 포함하는 촬상 장치.
제1항에 있어서,

상기 촬상 소자는, CCD(charge coupled device) 또는 CMOS(complementary metal oxide semiconductor)로 이루어진 촬상 장치.
삭제
제1항에 있어서,

상기 제2 구동부는, 초음파 모터, 보이스 코일 모터 및 스텝 모터 중 어느 하나를 포함하는 촬상 장치.
제1항에 있어서,

상기 회전 가이드부는 상기 링크부와 연결되는 회전 연결부를 구비하고,

상기 링크부에는 슬롯이 형성되며,

상기 회전 연결부에 설치되는 연결핀을 상기 슬롯에 통과시켜 장착시킴으로써, 상기 링크부와 상기 회전 연결부가 서로 연결되는 촬상 장치.
제8항에 있어서,

상기 연결핀에 의해 상기 링크부의 직선 운동은 상기 회전 가이드부의 회전 운동으로 전환되는 촬상 장치.
제1항에 있어서,

상기 촬상 장치의 흔들림을 측정하여 상기 제어부에 전달하는 적어도 하나의 센서부를 더 포함하는 촬상 장치.
제10항에 있어서,

상기 센서부는 회전 움직임을 측정하는 자이로 센서를 포함하는 촬상 장치.
영상광이 투과되는 적어도 하나의 렌즈군;

상기 렌즈군을 투과한 영상광을 전기적 신호로 변환하는 촬상 소자;

상기 영상광의 광축을 중심으로 상기 촬상 소자를 회전시키는 회전부; 및

상기 회전부를 제어하는 제어부;를 포함하고,

상기 회전부는,

회전구멍이 형성되는 프레임;

상기 프레임에 장착되고, 작용부가 직선운동을 하는 구동부;

상기 촬상 소자가 장착되며, 상기 회전구멍에 끼워져 회전할 수 있도록 설치되는 회전 가이드부; 및

상기 회전 가이드부에 연결되며, 상기 구동부의 작용부로부터 동력을 전달받아 상기 회전 가이드부를 회전시키는 링크부;를 포함하는 촬상 장치.
제12항에 있어서,

상기 촬상 소자는, CCD 또는 CMOS로 이루어진 촬상 장치.
삭제
제12항에 있어서,

상기 구동부는, 초음파 모터, 보이스 코일 모터 및 스텝 모터 중 어느 하나를 포함하는 촬상 장치.
제12항에 있어서,

상기 회전 가이드부는 상기 링크부와 연결되는 회전 연결부를 구비하고,

상기 링크부에는 슬롯이 형성되며,

상기 회전 연결부에 설치되는 연결핀을 상기 슬롯에 통과시켜 장착시킴으로써, 상기 링크부와 상기 회전 연결부가 서로 연결되는 촬상 장치.
제16항에 있어서,

상기 연결핀에 의해 상기 링크부의 직선 운동은 상기 회전 가이드부의 회전 운동으로 전환되는 촬상 장치.
제12항에 있어서,

상기 촬상 장치의 흔들림을 측정하여 상기 제어부에 전달하는 적어도 하나의 센서부를 더 포함하는 촬상 장치.
제18항에 있어서,

상기 센서부는 회전 움직임을 측정하는 자이로 센서를 포함하는 촬상 장치.