KR101569823B1 - 손떨림 보정 기능을 갖는 자이로 센서 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 카메라용 자이로 센서 모듈에 관한 것으로, 특히 손떨림 보정 기능을 갖는 자이로 센서 모듈에 관한 것으로, 카메라의 손떨림 움직임에 따른 회전 각속도를 감지하여 그에 상응하는 손떨림 회전 각속도 데이터를 출력하는 자이로 센서부와;
상기 손떨림 회전 각속도 데이터를 적분하여 손떨림 각도값을 생성하고, 그 생성된 손떨림 각도값을 보상하는 방향으로 이미지 센서나 렌즈를 이동시키는 서버 구동 제어부로 상기 손떨림 각도값을 전달하기 위한 손떨림 보정부;를 포함하되,
상기 자이로 센서부와 손떨림 보정부는 원칩화되어 있으며, 상기 손떨림 보정부는 손떨림 주파수별 각도 출력이 일정하도록 각도 보상하거나 상기 자이로 센서부의 출력신호 오프셋을 실시간 검출 및 보상함을 특징으로 한다.

Description

손떨림 보정 기능을 갖는 자이로 센서 모듈{GYRO SENSOR MODULE FOR VIBRATION COMPENSATION}

본 발명은 카메라용 자이로 센서 모듈에 관한 것으로, 특히 손떨림 보정 기능을 갖는 자이로 센서 모듈에 관한 것이다.

카메라 모듈을 장착한 휴대용 통신장치는 유동성 및 휴대성이 증가됨에 따라서 미세한 진동이나 인체에서 발생된 손떨림 등에 의해 영상이 흐트러지는 현상이 나타난다. 이에 선명한 영상을 얻기 위한 방안으로 손떨림 보정 장치(혹은 기술)가 탑재된 카메라 모듈이 일반화되어 있다. 손떨림 보정 장치(기술)는 DIS 방식, EIS 방식 및 OIS 방식으로 구별되는데, 성능면에서 OIS(Optical Image Stabilization) 방식이 폭 넓게 사용되고 있다.

OIS 방식은 각각의 자이로 센서와 프리즘 및 고화소 이미지 센서(CCD 혹은 CMOS)를 이용하여 손떨림을 검출/보정하는 방식이다. OIS 방식을 적용한 카메라 모듈(10)은 도 1에 도시한 바와 같이 프리즘을 이용해 광로를 변경하여 입사된 이미지를 데이터화 하는 고화소 이미지 센서(20), 고화소 이미지 센서(20)로부터의 이미지 데이터를 처리하는 이미지 신호 처리부(Image Signal Processor)(30) 또는 AFE(Analog Front End)와, 손떨림 정보를 계산하고 보정량을 계산하는 손떨림 보정부(50)와, 상기 고화소 이미지 센서(20)를 손떨림 정보만큼 이동시키는 센서 구동부(혹은 서보 구동 제어부라고도 함, 60), 오토 포커싱 및 줌기능을 수행하는 모터(70), 렌즈(90), 적외선 필터(도시하지 않았음) 및 인쇄회로기판 등으로 구성된다.

참고적으로 이미지 신호 처리부(30)는 손떨림 보정된 이미지 데이터를 멀티미디어 프로세서(1a)에 인가하여 디스플레이 되도록 하며, 멀티미디어 프로세서(1a)는 휴대용 통신 장치(1)에 구비된다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 OIS 방식을 적용한 카메라 모듈(10)은 고화소의 카메라 모듈 및 손떨림 보정 기능을 구현하기 위해서 독립적으로 존재하는 고화소 이미지 센서(20) 및 자이로 센서(40)와 별도의 이미지 신호 처리부(30), 그리고 손떨림 보정부(50)가 필요하다. 따라서 제품의 부품 수 증가로 소형화에 저해요인으로 작용할 뿐만 아니라 제조단가를 상승시키고, 조립하기 위한 별도의 공간이 필요한 단점이 있다.

한편, 자이로 센서(40)는 회전율(rate-of-turn), 즉 회전 각속도 정보를 출력하는 센서로서 그 출력 정보를 수치적으로 적분하면 흔들리는 각도 정보를 얻을 수 있다. 그러나 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 기반의 저가형 자이로 센서는 회전 각속도를 추출하는 과정에서 많은 드리프트 에러(drift error)가 발생되기 때문에 손 떨림 방지 시스템의 성능을 저하시키는 주요 원인으로 작용한다.

이러한 드리프트 오차를 최소화하여 정확한 영점과 각도를 유지하기 위해 칼만 필터를 이용한 기술 등이 연구되고 있으나, 모바일 기기에 탑재된 카메라에 적용하기에는 공간 및 가격이 걸림돌로 작용하는 문제점이 있다.

이에 전술한 문제점을 해결하기 위해 자이로 센서 정보와 LPF를 결합하여 간단하면서 안정적으로 드리프트 오차를 제거하기 위한 방안이 본원 출원인에 의해 출원되어 등록되었으나, 손떨림 주파수 변화에 따라 DCF(drift compensation filter) 내부에 사용되는 LPF의 대역폭이 1Hz ~ 15Hz 대역폭을 가지는 손떨림 주파수 모두에 대응하지 못해 손떨림 주파수별 각도 출력이 일정하지 못하다는 단점을 안고 있다. 따라서 손떨림 주파수를 감지하여 손떨림 주파수별 각도 출력이 일정하도록 각도 보상하는 장치 혹은 방법이 필요하다. 더 나아가 손떨림 주파수에 맞게 서보 구동 제어기의 이득을 조정해 주어야만 안정된 시스템 성능을 얻을 수 있기 때문에 손떨림 주파수를 감지하여 그에 맞는 서보 제어루프 이득 보상이 필요하다.

더 나아가 실제 모바일용 카메라 모듈은 구동시 많은 열이 발생한다. 밀폐 구조인 세트에 조립될 경우 조립전 구동 환경보다 온도가 상승하게 되는데, 이때 자이로 센서(40)의 출력신호 오프셋은 제품별로 증가 또는 감소하게 된다. 이러한 경우 초기 영점에서 시작된 회전 각속도 데이터는 초기 오프셋 변화와 함께 한쪽으로 편향되는 문제가 발생하게 되고, 이러한 문제는 곧 손떨림 보정 성능을 저하시키므로 이 또한 함께 개선할 필요가 있다.

대한민국 공개특허공보 10-2009-0015251

이에 본 발명은 전술한 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 이원화되어 있는 자이로 센서부와 손떨림 보정부를 원칩화하여 제품의 소형화 및 제조원가를 낮출 수 있는 손떨림 보정 기능을 갖는 자이로 센서 모듈을 제공함을 목적으로 하며,

더 나아가 본 발명의 또 다른 목적은 자이로 센서부와 손떨림 보정부를 원칩화하여 제품의 소형화 및 제조원가를 낮출 수 있는 손떨림 보정 기능을 갖는 자이로 센서 모듈을 제공하되, 자이로 센서부의 출력신호 오프셋을 실시간 검출 및 보상하여 손떨림 보정 성능을 향상시킬 수 있는 손떨림 보정 기능을 갖는 자이로 센서 모듈을 제공함에 있다.

더 나아가 본 발명의 또 다른 목적은 자이로 센서부와 손떨림 보정부를 원칩화하여 제품의 소형화 및 제조원가를 낮출 수 있는 손떨림 보정 기능을 갖는 자이로 센서 모듈을 제공하되, 손떨림 주파수를 감지하여 주파수별 각도 출력이 일정하도록 각도 보상함은 물론, 감지된 손떨림 주파수에 맞게 서보 구동 제어기의 이득을 조정하여 위상 지연을 방지할 수 있는 손떨림 보정 기능을 갖는 자이로 센서 모듈을 제공함에 있다.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 카메라 손떨림 보정 기능을 갖는 자이로 센서 모듈은,

카메라의 손떨림 움직임에 따른 회전 각속도를 감지하여 그에 상응하는 손떨림 회전 각속도 데이터를 출력하는 자이로 센서부와;

상기 손떨림 회전 각속도 데이터를 적분하여 손떨림 각도값을 생성하고, 그 생성된 손떨림 각도값을 보상하는 방향으로 이미지 센서나 렌즈를 이동시키는 서버 구동 제어부로 상기 손떨림 각도값을 전달하기 위한 손떨림 보정부;를 포함하되,

상기 자이로 센서부와 손떨림 보정부는 원칩화되어 있으며, 상기 손떨림 보정부는 손떨림 주파수별 각도 출력이 일정하도록 각도 보상하거나 상기 자이로 센서부의 출력신호 오프셋을 실시간 검출 및 보상함을 특징으로 한다.

더 나아가 상술한 자이로 센서의 손떨림 보정부는,

상기 손떨림 회전 각속도 데이터중 정해진 1차 조건범위 내에 속하는 손떨림 회전 각속도 데이터만을 추출하기 위한 1차 회전 각속도 검출기와;

상기 1차 회전 각속도 검출기에서 추출되는 손떨림 회전 각속도에 대해 1차 오프셋 평균치를 산출하는 1차 오프셋 평균치 산출기와;

자이로 센서로부터 출력되는 손떨림 회전 각속도 데이터중 상기 1차 오프셋 평균치를 기준으로 설정된 2차 조건 범위 내에 속하는 손떨림 회전 각속도 데이터만을 추출하기 위한 2차 회전 각속도 검출기와;

상기 2차 회전 각속도 검출기에서 추출되는 손떨림 회전 각속도에 대해 2차 오프셋 평균치를 산출하여 오프셋 보정된 자이로 센서의 출력신호로 출력하는 2차 오프셋 평균치 산출기와;

상기 2차 오프셋 평균치 산출기에서 출력되는 오프셋 보정된 자이로 센서의 출력신호를 적분하여 손떨림 각도값을 생성하기 위한 각도 추출기;를 포함함을 특징으로 하며,

상기 1차 조건 범위는 미리 정해져 있는 디폴트 오프셋을 기준으로 미리 정해진 첫 번째 상하한값이 가산되어 설정되고, 상기 2차 조건 범위는 상기 1차 오프셋 평균치를 기준으로 미리 정해진 두 번째 상하한값이 가산되어 설정되되, 상기 두 번째 상하한값은 상기 첫 번째 상하한값 보다 작은 값을 가짐을 특징으로 한다.

변형된 실시예로서 상술한 자이로 센서 모듈의 손떨림 보정부는,

상기 자이로 센서부에서 출력되는 손떨림 회전 각속도 데이터를 적분하여 손떨림 각도값을 출력하되, 각도 보상 이득치에 따라 손떨림 각도값을 보상 출력하는 각도 추출기와;

상기 각도 추출기의 손떨림 각도값을 손떨림 주파수로 변환한 후 손떨림 주파수 대역에 속하는 손떨림 주파수별로 각도 보상 이득치와 서보 제어루프 보상 이득치를 계산하여 상기 각도 추출기와 서보 구동 제어부로 출력하기 위한 이득 제어부;를 포함함을 특징으로 하며,

상기 이득 제어부는,

시간에 따라 크기가 변화되는 상기 손떨림 각도값을 손떨림 주파수로 변환 출력하는 주파수 추출부와;

상기 손떨림 주파수 값을 기준레벨과 비교하여 손떨림 주파수 대역의 주파수만을 선별 출력하는 모션 검출부와;

상기 각도 추출기에서 손실된 손떨림 각도값을 보상하기 위해 상기 선별 출력되는 손떨림 주파수로부터 각도 보상 이득치를 계산하여 상기 각도 추출기로 출력하는 각도 보상 이득치 계산부와;

상기 선별 출력되는 손떨림 주파수로부터 서보 구동 제어부의 위상을 보상하기 위한 서보 제어루프 보상 이득치를 계산하여 출력하는 서보 제어루프 보상 이득치 계산부;를 포함함을 특징으로 한다.

상술한 과제 해결 수단에 따르면, 본 발명은 카메라 모듈에서 이원화되어 있는 자이로 센서부와 손떨림 보정부를 원칩화함으로써, 제품의 소형화 및 제조원가를 낮출 수 있는 이점이 있다.

더 나아가 본 발명은 자이로 센서부와 손떨림 보정부를 원칩화하되, 상대적으로 넓은 1차 조건범위 내에 속하는 자이로 센서의 출력신호 오프셋에 대해 평균치를 구하고, 그 평균치를 기준으로 상대적으로 좁은 2차 조건범위 내에 속하는 자이로 센서의 출력신호 오프셋에 대해 평균치를 구해 최종 오프셋 신호로 출력하기 때문에, 자이로 센서 출력신호 오프셋이 점차 안정화되어 손떨림 보정 성능의 향상을 기할 수 있다.

더 나아가 본 발명은 자이로 센서부와 손떨림 보정부를 원칩화하되, 손떨림 주파수 변화에 따른 각도 손실을 복잡한 2차 보상필터를 적용하지 않고서도 단순하게 이득 제어부의 각도 보상 이득치 계산부를 통해 얻어진 손떨림 주파수별 각도 보상 이득치로 각도 추출기의 LPF에 의해 손실된 각도값을 보상함으로써, 손떨림 주파수별 각도값이 일정하게 출력되도록 하여 손떨림 각도값을 정밀하게 보상할 수 있는 효과가 있으며, 모션 검출부를 통해 패닝 및 틸트, 햅틱에 의한 고주파 진동에 대해 쉽게 예외 처리되도록 하여 오동작에 대한 문제를 방지할 수 있는 이점도 있다.

또한 본 발명은 서보 제어루프 보상 이득치 계산부를 통해 얻어진 서보 제어루프 보상 이득을 서보 구동 제어부에 적용함으로써 위상 지연을 최소화할 수 있고, 이로써 안정적이며 정밀한 위치제어가 가능한 효과가 있으며, 손떨림 주파수를 감지하는데 있어 반 주기만에 손떨림 주파수를 예측하여 사용함으로써 빠른 주파수 변화에 대응할 수 있는 이점도 있다.

도 1은 이미지 센서를 구비한 종래의 카메라 모듈 구성 예시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 손떨림 보정 기능을 가지는 자이로 센서 모듈이 탑재된 카메라 모듈 구성 예시도.
도 3은 도 2중 손떨림 보정부(220)의 제1실시예에 따른 상세 구성 예시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자이로 센서 오프셋 보정부의 동작을 설명하기 위한 동작 흐름 예시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자이로 센서부(210)의 출력 파형 예시도.
도 6은 자이로 센서 오프셋 보정부를 적용할 경우와 적용하지 않을 경우의 차이를 시뮬레이션한 결과 예시도.
도 7은 도 2중 또 다른 실시예에 따른 손떨림 보정부(220)의 상세 구성 예시도.
도 8은 도 7에 도시한 주파수 추출부(241)의 동작을 설명하기 위한 흐름 예시도.
도 9는 도 7에 도시한 모션 검출부(242)의 동작을 설명하기 위한 흐름 예시도.
도 10은 도 7에 도시한 주파수 추출부(241)의 동작을 설명하기 위한 손떨림 각도 파형 예시도.
도 11은 도 7에 도시한 각도 추출부(230)에서 출력되는 손떨림 각도값이 손떨림 주파수 변화에 따라 각도 보상 이득치가 달라지는 값을 측정한 그래프.
도 12는 도 7에 도시한 이득 제어부(240)를 적용하지 않은 각도 추출기(230)의 값을 측정한 그래프 예시도.
도 13은 도 7에 도시한 이득 제어부(240)를 적용하여 재측정한 그래프 예시도.
도 14는 서보 구동 제어부(300)의 서보 제어 루프 보상 이득치(gain)를 측정한 그래프 예시도.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 서보 제어루프 보상 이득을 적용한 결과와 적용하지 않은 결과를 대비한 그래프 예시도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 혹은 구성과 같은 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 손떨림 보정 기능을 가지는 자이로 센서 모듈(200)이 탑재된 모바일 기기(예를 들면 스마트 폰, 태블릿 PC 등)의 카메라 모듈 구성도를 예시한 것이다.

도 2를 참조하면, 이미지 센서(100)는 피사체에 대한 이미지 데이터, 즉 촬상 이미지 데이터를 획득하여 영상신호 처리부(110)로 전달하며, 자이로 센서부(210)는 요(yaw) 축과 피치(pitch) 축에 대한 카메라의 손떨림 움직임의 각속도, 즉 회전 각속도를 감지하여 그에 상응하는 손떨림 회전 각속도 데이터를 출력한다.

본 발명의 실시예에 따른 자이로 센서 모듈(200)은 상술한 자이로 센서부(210)와 손떨림 보정부(220)를 포함하며, 이들 자이로 센서부(210)와 손떨림 보정부(220)는 제품의 소형화 및 제조원가를 낮추기 위해 SoC(System On a Chip) 형태로 원칩화되어 있다.

영상신호 처리부(110)는 이미지 센서(100)로부터 획득된 촬상 이미지 데이터를 영상신호(예를 들면 YUV 데이터 포맷)로 처리하여 모바일 기기 본체의 멀티미디어 프로세서로 전달하는 역할을 하며, 손떨림 보정부(220)는 자이로 센서부(210)로부터 출력되는 손떨림 회전 각속도 데이터를 적분하여 손떨림 각도값을 생성하고, 그 생성된 손떨림 각도값을 보상하는 방향으로 이미지 센서(100)나 렌즈를 이동시키는 서버 구동 제어부(300)로 상기 손떨림 각도값을 전달한다. 특히 손떨림 보정부(220)는 손떨림 주파수별 각도 출력이 일정하도록 각도 보상하거나 자이로 센서부(210)의 출력신호 오프셋을 실시간 검출 및 보상함을 특징으로 한다. 이러한 손떨림 보정부(220)에 대해서는 도 3 및 도 4에서 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 2에서 미설명된 서보 구동 제어부(300)는 손떨림 보정부(220)에서 출력되는 신호, 예를 들면 서보 제어루프 보상 이득치를 적용하여 손떨림 각도를 보상하는 방향으로 렌즈나 이미지 센서(100)를 이동시키는 보이스 코일 액츄에이터(VCA,400)를 서보 제어한다.

이하 자이로 센서부(110)의 출력신호 오프셋을 실시간 검출 및 보상하여 손떨림 보정 성능을 향상시킬 수 있는 자이로 센서 오프셋 보정부의 구성 및 동작을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 도 2중 손떨림 보정부(220)의 제1실시예에 따른 상세 구성도를 예시한 것이다. 손떨림 보정부(220)는 도 3에 도시한 바와 같이 크게 자이로 센서 오프셋 보정부와 각도 추출기(230)를 포함한다.

자이로 센서 오프셋 보정부는 다시 자이로 센서부(110)로부터 출력되는 손떨림 회전 각속도 데이터중 정해진 1차 조건범위 내에 속하는 손떨림 회전 각속도 데이터만을 추출하기 위한 1차 회전 각속도 검출기와(221), 상기 1차 회전 각속도 검출기(221)에서 추출되는 손떨림 회전 각속도에 대해 1차 오프셋 평균치를 산출하는 1차 오프셋 평균치 산출기(223)와, 자이로 센서(110)로부터 출력되는 손떨림 회전 각속도 데이터중 상기 1차 오프셋 평균치를 기준으로 설정된 2차 조건 범위 내에 속하는 손떨림 회전 각속도 데이터만을 추출하기 위한 2차 회전 각속도 검출기(222)와, 상기 2차 회전 각속도 검출기(222)에서 추출되는 손떨림 회전 각속도에 대해 2차 오프셋 평균치를 산출하여 오프셋 보정된 자이로 센서(200)의 출력신호로 출력하는 2차 오프셋 평균치 산출기(224)를 포함한다.

한편, 각도 추출기(230)는 2차 오프셋 평균치 산출기(224)에서 출력되는 오프셋 보정된 자이로 센서의 출력신호를 적분하여 손떨림 각도값을 생성하여 서보 구동 제어부(300)로 전달한다.

참고적으로 상기 1차 조건 범위는 미리 정해져 있는 디폴트 오프셋(제품 출하시 정지 상태에서 영점 조절되어 설정된 오프셋 값)을 기준으로 미리 정해진 첫 번째 상하한값(1st Limit)이 가산되어 설정되고, 상기 2차 조건 범위는 상기 1차 오프셋 평균치를 기준으로 미리 정해진 두 번째 상하한값(2nd Limit)이 가산되어 설정되되, 상기 두 번째 상하한값은 상기 첫 번째 상하한값 보다 작은 값을 가지는 것이 바람직하다. 아울러 상기 1차 및 2차 오프셋 평균치 산출기 각각은 순차적으로 입력되는 손떨림 회전 각속도 데이터를 재귀식 방식을 이용하여 누적 평균하여 평균치 산출한다.

이하 도 3에 도시한 자이로 센서 오프셋 보정부의 동작을 부연 설명하면,

우선 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자이로 센서 오프셋 보정부의 동작을 설명하기 위한 동작 흐름도를 예시한 것이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자이로 센서부(200)의 출력 파형을, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 자이로 센서 출력 오프셋 보상 결과를 설명하기 위한 파형도를 각각 예시한 것이다.

도 4를 참조하면, 1차 회전 각속도 검출기(221)는 자이로 센서부(210)로부터 출력되는 손떨림 회전 각속도 데이터가 입력(S10단계)되면 1차 오프셋 평균치 산출기(223)에 의해 설정되는 상태 조건값이 "1"인지를 체크(S12단계)한다. 상기 상태 조건값이란 1차 오프셋 평균치 산출 혹은 2차 오프셋 평균치 산출 상태를 지시하기 위한 값으로 정의할 수 있다.

만약 상태 조건값이 "1"이 아니라면, 즉 "0"이라면 1차 오프셋 평균치 산출을 위해 디폴트 오프셋을 1차 조건 범위의 기준값으로 적용(S14단계)하여 1차 조건 범위를 설정한다. 예를 들면 설정되는 1차 조건 범위는 하기와 같다.

1차 조건 범위 :

상기 1차 조건 범위에서

는 초기 디폴트 오프셋을 나타내며, 1stLim은 1차 조건 범위 설정을 위한 첫 번째 상하한값을 나타낸 것이고,

는 자이로 센서부(210)에서 출력되는 손떨림 각속도 데이터 중 X축 성분의 값을 나타낸 것이다. 본 발명의 실시예에서는 편의상 X축 성분에 대한 실시간 오프셋 보정을 예시하여 설명하겠지만 Y축 성분에 대한 실시간 오프셋 보정이 함께 이루어져야 함은 당업자에게 있어 자명하다 할 것이다. 상기 첫 번째 상하한값과 후술할 두 번째 상하한값은 측정 및 실험을 통해 적절한 값으로 설정할 수 있다.

디폴트 오프셋을 기준값으로 적용하여 1차 조건 범위를 설정한 1차 회전 각속도 검출기(221)는 이후 입력되는 손떨림 회전 각속도 데이터가 1차 조건 범위내에 속하는 손떨림 회전 각속도 데이터만을 추출하여 1차 오프셋 평균치 산출기(223)로 출력한다.

이에 1차 오프셋 평균치 산출기(223)는 1차 검출 조건을 만족하는 손떨림 회전 각속도가 입력될 경우 수식

에 의하여 오프셋 평균치를 산출(S18단계)한다.

는 누적된 1차 오프셋 평균치이며,

는 직전에 계산된 누적 평균값, n은 1차 회전 각속도 검출기(221)에서 입력되는 손떨림 회전 각속도 데이터의 누적 횟수에 대한 가중치를 나타내며, 수식은 n=(Tn-1)/Tn와 같고, 가중치에 대한 수식 중 Tn은 실제 누적 횟수에 대한 정보를 기록한 값이다.

1차 오프셋 평균치 산출기(223)는 상술한 수식에 따라 오프셋 평균치를 산출하되 정해진 기준 횟수(S20단계)까지 누적하여 오프셋 평균치를 산출한 후 그 1차 오프셋 평균치를 2차 회전 각속도 검출기(222)로 전달하여 1차 오프셋 평균치가 2차 조건 범위를 설정하는 기준값으로 적용(S22단계)되도록 한다. 아울러 1차 오프셋 평균치 산출기(223)는 상태 조건값을 "1"로 설정(S24단계)한다. 정해진 횟수까지 순차 누적하는 방식으로 오프셋 평균치를 산출하면 입력되는 손떨림 회전 각속도값을 모두 버퍼에 저장하여 계산할 필요가 없기 때문에 버퍼 메모리와 연산부하를 효율적으로 개선할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

한편 2차 회전 각속도 검출기(222)는 상태 조건값이 "1"이면(S12단계) S18단계에서 산출된 1차 오프셋 평균치를 기준으로 두 번째 상하한값이 가산된 2차 조건 범위를 설정한 후 S26단계로 진행한다. 설정되는 2차 조건 범위는 하기와 같다.

2차 조건 범위 :

상기 2차 조건 범위에서

는 산출된 1차 오프셋 평균치를 나타내며, 2ndLim은 2차 조건 범위 설정을 위한 두 번째 상하한값을 나타낸 것이고,

는 자이로 센서부(210)에서 출력되는 손떨림 각속도 데이터 중 X축 성분의 값을 나타낸 것이다.

1차 오프셋 평균치를 기준값으로 적용하여 2차 조건 범위를 설정한 2차 회전 각속도 검출기(222)는 입력되는 손떨림 회전 각속도 데이터가 2차 조건 범위내에 속하는 손떨림 회전 각속도 데이터만을 추출(S26단계)하여 2차 오프셋 평균치 산출기(224)로 출력한다.

이에 2차 오프셋 평균치 산출기(224)는 1차 오프셋 평균치 산출기(223)와 동일한 방식으로 2차 오프셋 평균치를 산출(S28단계)하되 정해진 기준 횟수(S30단계)까지 누적하여 오프셋 평균치를 산출한다. 그리고 누적된 2차 오프셋 평균치를 오프셋 보정된 자이로 센서의 최종 출력신호로 출력(S32단계)하고 상태 조건값을 "0"으로 설정한다.

최종적으로 출력된 오프셋은 현재 오프셋 값을 나타내는데 이러한 값 역시 절대적으로 정확한 오프셋 값이라고 보기 어렵다. 만약 온도가 다시 내려간다면 현재 상태에 맞춰 보정 출력된 오프셋 역시 다시 변경될 가능성이 있기 때문이다. 따라서 본 발명의 실시예에 따른 오프셋 보상은 카메라 구동이 종료될 때까지 계속해서 동작되고, 자이로 센서부(210)에서 출력되는 손떨림 회전 각속도 데이터는 X축과 Y축 두 가지 정보이므로 모두 본 발명의 실시예에 따른 방법에 따라 실시간 보정되어야 할 것이다.

이상 설명한 본 발명의 실시예에 따른 결과를 첨부 도면 도 5와 도 6을 참조하여 설명하면,

우선 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자이로 센서 오프셋 보정부를 시뮬레이션한 결과를 도시한 것으로, Gxdata는 실제 손떨림이 발생되는 상황에서 자이로 센서부(210)의 회전 각속도 데이터를 저장하여 시뮬레이션 파형으로 사용한 값을 나타낸다. 오프셋 보정부를 적용한 결과는 도 5에서 검출데이터로 도시되어 있다. 1차 필터에 해당하는 1차 오프셋 평균치 산출기(223)에서 산출된 오프셋 값은 오차 범위가 큰 상태임을 알 수 있다. 그러나 1차 오프셋 평균치 산출기(223)에서 산출된 오프셋을 기준으로 2차 필터에 해당하는 2차 오프셋 평균치 산출기(224)에서 산출된 오프셋 값은 점점 오프셋 값이 정확해 지고 안정화되어 있음을 알 수 있다.

참고적으로 1차 필터가 동작하는 시간과 2차 필터가 동작하는 시간에 차이가 존재하는 이유는 평균치 산출기들의 기준 횟수 설정값에 차이가 있기 때문이며, 1차와 2차 검출 시간은 상황에 따라 조절 가능하다. 그리고 도 5에서 손떨림을 나타내는 회색의 손떨림 추출 데이터(Gxdata)에서는 정지 상태에서 출력되는 각속도 오프셋 값을 찾기 힘들고 판단하는 것 역시 불가능하다. 만약 손떨림 없이 카메라가 완벽하게 정지한다면, 자이로 센서부(210)는 도 5의 2차 필터 추출구간에서 안정화되어 있는 오프셋 신호와 유사한 신호를 출력할 것이다.

도 6은 오프셋 보정부를 적용할 경우와 적용하지 않을 경우의 차이를 시뮬레이션한 결과를 도시한 것이다. 도 6의 첫 번째 도면은 오프셋이 증가했을 경우의 결과를 도시한 것으로, 손떨림에 대한 각도 추정은 정확하게 이루어지고 있지만 오프셋 증가로 인해 영점이 아닌 구간에서 포화되어 출력된 것으로 나타났다. 세 번째 도면은 오프셋이 감소했을 경우의 결과를 도시한 것으로, 이 역시 영점이 아닌 지점에서 포화되어 손떨림 각도를 추정하게 되므로 실제 렌즈의 이동범위를 벗어나는 결과를 초래한다. 이에 반하여 두 번째 도면은 본 발명의 실시예에 따른 오프셋 보정부를 적용한 경우로써 도시된 바와 같이 오프셋이 영점 부근에서 포화되어 안정되게 손떨림 각도를 추정하는 것으로 나타났다.

결론적으로, 본 발명은 상대적으로 넓은 1차 조건범위 내에 속하는 자이로 센서의 출력신호 오프셋에 대해 평균치를 구하고, 그 평균치를 기준으로 상대적으로 좁은 2차 조건범위 내에 속하는 자이로 센서의 출력신호 오프셋에 대해 평균치를 구해 최종 오프셋 신호로 출력하기 때문에, 자이로 센서부(210)의 오프셋 변화로 인한 영점 편향 문제를 해결할 수 있으며, 아울러 자이로 센서부(210) 출력신호 오프셋이 점차 안정화되어 손떨림 보정 성능의 향상을 기할 수 있다.

이하 손떨림 주파수를 감지하여 주파수별 각도 출력이 일정하도록 각도 보상함은 물론, 감지된 손떨림 주파수에 맞게 서보 구동 제어기의 이득을 조정하여 위상 지연을 방지하는 또 다른 실시예에 따른 손떨림 보정부(220)의 구성 및 동작을 부연 설명하기로 한다.

도 7은 도 2중 또 다른 실시예에 따른 손떨림 보정부(220)의 상세 구성도를 예시한 것으로, 손떨림 보정부(220)는 자이로 센서부(210)에서 출력되는 손떨림 회전 각속도 데이터를 적분하여 손떨림 각도값을 출력하되, 후술할 각도 보상 이득치에 따라 손떨림 각도값을 보상 출력하는 각도 추출기(230)와, 상기 각도 추출기(230)의 손떨림 각도값을 손떨림 주파수로 변환한 후 손떨림 주파수 대역에 속하는 손떨림 주파수별로 각도 보상 이득치와 서보 제어루프 보상 이득치를 계산하여 상기 각도 추출기(230)와 서보 구동 제어부(300)로 출력하기 위한 이득 제어부(240)를 포함한다.

참고적으로 각도 추출기(230)는 본원 출원인에 의해 선출원된 공개특허공보 10-2013-0043427호에 기재된 손떨림 보정부일 수 있다. 즉, 자이로 센서부(210)에서 출력된 손떨림 회전 각속도 데이터에서 오프셋 성분을 제거하고 순수 회전 각속도 데이터를 추출한 후, 추출된 순수 회전 각속도 데이터에서 저주파 잡음 성분을 추출하여 상기 순수 회전 각속도에서 추출된 잡음성분을 제거한 후 잡음성분이 제거된 회전 각속도 데이터를 적분하여 손떨림 각도를 출력한다. 이러한 각도 추출기에서 저주파 잡음 성분은 LPF를 이용하여 추출하는데, 본 발명에서는 후술할 각도 보상 이득치를 상기 LPF의 게인 결정 파라미터로 사용함으로써 각도 추출기(230)에서 LPF 사용으로 인해 손실될 수 있는 손떨림 각도값을 보상한다.

한편, 이득 제어부(240)는 시간에 따라 크기가 변화되는 손떨림 각도값을 손떨림 주파수로 변환 출력하는 주파수 추출부(241)와, 상기 손떨림 주파수 값을 기준레벨과 비교하여 손떨림 주파수 대역의 주파수만을 선별 출력하는 모션 검출부(242)와, 각도 추출기(230)에서 손실된 손떨림 각도값을 보상하기 위해 상기 선별 출력되는 손떨림 주파수로부터 각도 보상 이득치를 계산하여 상기 각도 추출기(230)로 출력하는 각도 보상 이득치 계산부(243)와, 상기 선별 출력되는 손떨림 주파수로부터 서보 구동 제어부(300)의 위상을 보상하기 위한 서보 제어루프 보상 이득치를 계산하여 출력하는 서보 제어루프 보상 이득치 계산부(244)를 포함한다.

상기 주파수 추출부(241)는 시간에 따라 크기가 변화되는 반 주기의 손떨림 각도값으로부터 손떨림 주파수를 예측하여 손떨림 주파수로 변환하고, 서보 제어루프 보상 이득치 계산부(244)는 하기 수식에 근거하여 서보 제어루프 보상 이득치를 계산한다.

서보 제어루프 보상 이득치 = 0.0133*손떨림 주파수+0.0197

아울러 각도 보상 이득치 계산부(243)는 하기 수식에 근거하여 각도 보상 이득치를 계산한다.

각도 보상 이득치 = -0.0009*손떨림 주파수+0.0581

이하 도 8 내지 도 10을 참조하여 주파수 추출부(241)와 모션 검출부(242)의 동작을 보다 상세히 설명하기로 한다.

우선 자이로 센서부(210)에서 카메라 손떨림 감지에 따라 출력되는 회전 각속도 데이터는 각도 추출기(230)를 통해 손떨림 각도값으로 출력된다. 이러한 손떨림 각도값은 시간 축으로 누적하여 보면 도 10에 도시한 바와 같이 사인파 형태로 나타난다. 도 10에서 수평축은 손떨림 주파수의 샘플링 타임(도 10에서 샘플링 간격은 2ms로 가정)을 나타내고 있으며, 수직축은 손떨림 각도를 나타내고 있다. 사인파 형태의 손떨림 각도 1주기의 시간을 알면 그로부터 손떨림 주파수(f=1/T))를 알 수 있다. 다만, 손떨림 각도 1주기를 정확하게 판단하고 측정하는 방법은 쉽지 않으며, 측정하더라도 1주기가 끝나는 시점에서 측정된 손떨림 주파수 값을 다음 주기 제어값에 적용할 경우 위상 지연이 발생하기 때문에, 본 발명의 실시예에서는 빠른 주파수 측정을 위해 손떨림 각도 파형의 반주기 소요시간을 체크하여 손떨림 주파수를 예측한다.

즉, 주파수 추출부(241)는 손떨림 각도값이 입력(S40단계)되면 그 손떨림 각도값이 반주기의 손떨림 각도 파형을 검출하기 위한 1차 조건을 만족시키는지를 검사(S42단계)한다. 여기서 1차 조건이란 손떨림 각도 파형이 0점을 골든크로스 하는지를 체크하기 위한 조건으로, 입력되는 손떨림 각도값이 오차범위로 설정된 0.05도를 초과하는 값을 가지는지를 체크하는 것이다.

손떨림 각도값이 1차 조건값인 0.05도를 초과하면 내부 레지스터(reg) 1 카운트를 시작(S44단계)한다. 여기서 내부 레지스터 1 카운트값은 샘플링 횟수를 카운트하는 값이 된다. 샘플링 횟수를 카운트하면서 주파수 추출부(241)는 입력되는 손떨림 각도값이 2차 조건을 만족시키는지를 검사(S46단계)한다. 2차 조건이란 손떨림 각도 파형이 0점을 데드크로스 하는지를 체크하기 위한 조건으로, 오차범위로 설정된 -0.05 미만의 값을 가지는지를 체크한다.

2차 조건을 만족하는 손떨림 각도값이 입력되었다면 반주기의 손떨림 각도 파형이 검출된 것이고, 그때까지 카운트된 값에 샘플링 간격을 곱하면 반주기의 시간이 얻어지며, 그 반주기의 시간값에 2배하여 역수를 취하면 손떨림 주파수를 예측하여 추출(S50단계)할 수 있다. 이러한 방식으로 주파수 추출부(241)는 손떨림 각도값을 손떨림 주파수로 변환하여 출력한다.

참고적으로 도 10에 도시된 첫 번째 감지 주파수(T0)에서 추출된 값은 반주기에서 1주기의 값을 예측하여 추출된 것이므로 반주기 이상 빠르게 주파수 변환값이 적용된다. 그리고 추출된 값은 감지 주파수 T1이 추출되기 전까지 유효한 값으로 적용되는데, 이는 손떨림 주파수가 관성법칙에 의해 급격하게 변하지 않는 현상을 응용한 것으로, 이는 곧 실시간으로 구간을 탐색하게 될 때 많은 연산 및 높은 CPU 성능을 요구하게 되므로 CPU 내부 연산 부하를 줄이는 효과를 가져온다.

한편 손떨림 각도가 입력되었으나 1차 조건을 만족하지 못할 경우에는 대기시간을 측정한다. 즉, 내부 레지스터(reg) 0의 카운트를 시작(S44단계)하고 그 내부 레지스터 0의 카운트값이 기 설정된 기준값을 초과하면 정지 상태로 판단하고 내부 레지스터 0를 초기화(S58단계)한 후 손떨림 주파수가 제로임을 후처리부인 모션 검출부(242)로 알려 준다.

더 나아가 손떨림 각도값이 1차 조건을 만족시키나 2차 조건을 만족시키지 못할 경우(즉, 카메라 움직임이 한 방향으로 이동 후 정지된 경우)에는 주파수 추출부(241)가 무한 루프에 빠지는 것을 막기 위해 카운트된 내부 레지스터 1의 값을 기준값과 비교(S48단계)하고 그 결과에 따라 내부 레지스터 1(Reg 1)을 초기화(S52단계)한 후 S40단계로 되돌아간다.

이상에서 설명한 바와 같이 주파수 추출부(241)는 시간에 따라 크기가 변화되는 손떨림 각도값의 반주기 타임을 카운트하여 손떨림 주파수를 예측하고 그 예측된 손떨림 주파수를 후단의 모션 검출부(242)로 출력한다.

주파수 추출부(241)에서 출력되는 손떨림 주파수 값을 기준레벨과 비교하여 손떨림 주파수 대역의 주파수만을 선별 출력하는 모션 검출부(242)의 동작을 도 9를 참조하여 부연 설명하면,

모션 검출부(242)는 손떨림 보상 대역인지 아닌지를 판단하기 위해 우선 주파수 추출부(241)로부터 손떨림 주파수를 입력받는다(S60단계). 그리고 S62단계에서 모션 검출부(242)는 입력된 손떨림 주파수가 기준 레벨인 '레벨 0' 이하인지 체크한다. 레벨 0는 2Hz로 설정된 것으로 가정한다. 즉, 입력된 손떨림 주파수가 레벨 0인 2Hz 미만이면 저주파수 모션으로 감지(S64단계)하고 그 결과를 후 처리부로 전달한다. 만약 입력된 손떨림 주파수가 2Hz 이상이면 S66단계로 진행하여 '레벨 1' 이상인지를 체크한다. 레벨 1은 손떨림 주파수 대역의 상한치인 15Hz로 설정된 것으로 가정한다. 입력된 손떨림 주파수가 15Hz를 초과하면 고주파수 모션으로 감지(S68단계)하고 그 결과를 후 처리부로 전달한다.

결론적으로 모션 검출부(242)는 입력된 손떨림 주파수가 2 내지 15Hz의 손떨림 주파수 대역에 속하는 주파수이면 그 손떨림 주파수를 후 처리부인 각도 보상 이득치 계산부(243)로 전달해 주고, 2 내지 15Hz 대역을 벗어나는 주파수이면 렌즈가 반응하지 않도록 저주파 혹은 고주파 모션 감지결과를 전달해 준다. 이와 같이 손떨림이 아닌 주파수에서 렌즈가 반응하지 않도록 하는 이유는 파노라마 기능이 있는 모바일 카메라의 특성, 즉 저주파 회전운동(panning) 상태에서 카메라가 동작하는 경우를 고려하기 위함이다.

각도 보상 이득치 계산부(243)는 각도 추출기(230)의 LPF에서 손실된 손떨림 각도값을 보상하기 위해 모션 검출부(242)를 통해 전달된 손떨림 주파수로부터 각도 보상 이득치를 계산하여 각도 추출기(230)로 출력한다. 각도 보상 이득치는 획득된 손떨림 주파수에 -0.0009를 승산한후 0.0581을 가산하여 얻어진다. 계산된 각도 보상 이득치가 미리 설정된 하한치 보다 작다면 그 하한치를 각도 보상 이득치로 사용하고, 만약 계산된 각도 보상 이득치가 미리 설정된 상한치를 초과한다면 설정된 상한치를 각도 보상 이득치로 설정하여 각도 추출기(230)의 LPF로 전달하여 LPF에 의해 손실된 각도값을 보상함으로써 손떨림 주파수별 각도값이 일정하게 출력되도록 한다.

참고적으로 도 11은 각도 추출기(230)에서 출력되는 손떨림 각도값이 손떨림 주파수 변화에 따라 각도 보상 이득치가 달라지는 값을 측정한 그래프를 도시한 것이다. 도 11에서 튜닝에 의해 얻어진 게인값들이 표시되어 있으며, 이들 게인값들을 선형함수화하기 위해 필요한 상수값들을 획득하여 이를 상기 각도 보상 이득치 계산 공식의 상수로 사용하였다. 즉, 상기 각도 보상 이득치 계산식에 기재된 상수 -0.0009와 0.0581은 튜닝값을 기준으로 선형함수를 추출하기 위해 필요한 상수들인 것이다.

도 12는 진동 가진기를 이용하여 x축(yaw) 방향으로 1Hz-15Hz의 주기와 ±0.5도 크기의 진동 성분을 입력하여 이득 제어부(240)를 적용하지 않은 각도 추출기(230)의 값을 측정한 그래프를 도시한 것이고, 도 13은 이득 제어부(240)를 적용하여 재측정한 그래프를 도시한 것이다. 도 12와 도 13을 비교해 볼 때, 6Hz를 중심으로 2Hz 내지 15Hz까지 일정하게 손떨림 각도값이 보상되었음을 알 수 있다.

한편, 서보 제어루프 보상 이득치 계산부(244) 역시 모션 검출부(242)에서 선별 출력되는 손떨림 주파수에 0.0133을 승산한 후 0.0197을 가산하여 서보 제어루프 보상 이득치를 계산한다. 승산 및 가산되는 상수는 손떨림 주파수별 서보 구동 제어부(300)의 위상을 실험 및 측정하여 추출된 값을 기준으로 선형함수를 얻기 위해 필요한 상수를 나타낸 값이다. 도 14는 서보 구동 제어부(300)의 서보 제어 루프 보상 이득치(gain)를 측정하여 그래프로 나타낸 것이다. 이 값을 이용하여 서보 구동 제어부(300), 보다 구체적으로는 PID 제어기에서 P제어기 또는 D 제어기의 이득치를 손떨림 주파수 변화에 따라 자동 가변 적용할 수 있다.

도 15는 5Hz의 손떨림 진동 조건에서 서보 제어루프 보상 이득치 계산부(244)를 통해 VCA(400)를 제어하는 서보 구동 제어부(300)의 서보 제어루프 보상 이득을 적용한 결과(b)와 적용하지 않은(a) 결과를 대비한 것이다. 도 15의 (a)를 보면 손떨림 위상과 렌즈의 추종 위상이 22°뒤지는 문제가 발생하지만, 본 발명의 이득 제어부(240)를 적용할 경우에는 서보 제어루프 보상 이득치 계산부(244)가 위상 보상하기 때문에 위상이 1.8°차이로 줄이는 것을 확인할 수 있었다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 이득 제어부(240)의 각도 보상 이득치 계산부(243)를 통해 얻어진 손떨림 주파수별 각도 보상 이득치로 각도 추출기(230)의 LPF에 의해 손실된 각도값을 보상함으로써 손떨림 주파수별 각도값이 일정하게 출력되도록 할 수 있으며, 서보 제어루프 보상 이득치 계산부(244)를 통해 얻어진 서보 제어루프 보상 이득을 서보 구동 제어부(300)에 적용함으로써 위상 지연을 줄일 수 있는 효과가 있다.

따라서 본 발명은 자이로 센서부와 손떨림 보정부를 원칩화하되, 손떨림 주파수 변화에 따른 각도 손실을 복잡한 2차 보상필터를 적용하지 않고서도 단순하게 이득 제어기의 각도 보상 이득치 계산부를 통해 얻어진 손떨림 주파수별 각도 보상 이득치로 각도 추출기의 LPF에 의해 손실된 각도값을 보상함으로써, 손떨림 주파수별 각도값이 일정하게 출력되도록 하여 손떨림 각도값을 정밀하게 보상할 수 있는 효과가 있으며, 모션 검출부를 통해 패닝 및 틸트, 햅틱에 의한 고주파 진동에 대해 쉽게 예외 처리되도록 하여 오동작에 대한 문제를 방지할 수 있는 이점도 있다.

또한 본 발명은 서보 제어루프 보상 이득치 계산부를 통해 얻어진 서보 제어루프 보상 이득을 서보 구동 제어부에 적용함으로써 위상 지연을 최소화할 수 있고, 이로써 안정적이며 정밀한 위치제어가 가능한 효과가 있으며, 손떨림 주파수를 감지하는데 있어 반 주기만에 손떨림 주파수를 예측하여 사용함으로써 빠른 주파수 변화에 대응할 수 있는 이점도 있다.

이상 도 3과 도 7에서는 손떨림 보정부(220)의 서로 다른 실시예를 설명하였으나 이들을 조합하여 손떨림 보정부(220)를 구성할 수도 있을 것이다. 즉, 도 3에 도시한 자이로 센서 오프셋 보정부 후단에 각도 추출기(230)를 위치시키고, 그 각도 추출기(230) 후단에 도 7에 도시한 이득 제어부(240)를 위치시켜 자이로 센서부(210)의 출력신호 오프셋을 보정하는 동시에 손떨림 주파수별 각도값이 일정하게 출력되도록 할 수도 있을 것이다.

이상 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (13)

1. 삭제
2. 카메라의 손떨림 움직임에 따른 회전 각속도를 감지하여 그에 상응하는 손떨림 회전 각속도 데이터를 출력하는 자이로 센서부와;
   상기 손떨림 회전 각속도 데이터를 적분하여 손떨림 각도값을 생성하고, 그 생성된 손떨림 각도값을 보상하는 방향으로 이미지 센서나 렌즈를 이동시키는 서버 구동 제어부로 상기 손떨림 각도값을 전달하기 위한 손떨림 보정부;를 포함하되, 상기 손떨림 보정부는,
   상기 손떨림 회전 각속도 데이터중 정해진 1차 조건범위 내에 속하는 손떨림 회전 각속도 데이터만을 추출하기 위한 1차 회전 각속도 검출기와;
   상기 1차 회전 각속도 검출기에서 추출되는 손떨림 회전 각속도에 대해 1차 오프셋 평균치를 산출하는 1차 오프셋 평균치 산출기와;
   자이로 센서로부터 출력되는 손떨림 회전 각속도 데이터중 상기 1차 오프셋 평균치를 기준으로 설정된 2차 조건 범위 내에 속하는 손떨림 회전 각속도 데이터만을 추출하기 위한 2차 회전 각속도 검출기와;
   상기 2차 회전 각속도 검출기에서 추출되는 손떨림 회전 각속도에 대해 2차 오프셋 평균치를 산출하여 오프셋 보정된 자이로 센서의 출력신호로 출력하는 2차 오프셋 평균치 산출기와;
   상기 2차 오프셋 평균치 산출기에서 출력되는 오프셋 보정된 자이로 센서의 출력신호를 적분하여 손떨림 각도값을 생성하기 위한 각도 추출기;를 포함함을 특징으로 하는 손떨림 보정 기능을 갖는 자이로 센서 모듈.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 1차 조건 범위는 미리 정해져 있는 디폴트 오프셋을 기준으로 미리 정해진 첫 번째 상하한값이 가산되어 설정되고, 상기 2차 조건 범위는 상기 1차 오프셋 평균치를 기준으로 미리 정해진 두 번째 상하한값이 가산되어 설정되되, 상기 두 번째 상하한값은 상기 첫 번째 상하한값 보다 작은 값을 가짐을 특징으로 하는 손떨림 보정 기능을 갖는 자이로 센서 모듈.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 1차 및 2차 오프셋 평균치 산출기 각각은 순차적으로 입력되는 손떨림 회전 각속도 데이터를 누적 평균하여 평균치 산출함을 특징으로 하는 손떨림 보정 기능을 갖는 자이로 센서 모듈.
5. 청구항 2 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자이로 센서부와 손떨림 보정부는 원칩화되어 모바일 기기의 카메라 모듈에 내장됨을 특징으로 하는 손떨림 보정 기능을 갖는 자이로 센서 모듈.
6. 카메라의 손떨림 움직임에 따른 회전 각속도를 감지하여 그에 상응하는 손떨림 회전 각속도 데이터를 출력하는 자이로 센서부와;
   상기 손떨림 회전 각속도 데이터를 적분하여 손떨림 각도값을 생성하고, 그 생성된 손떨림 각도값을 보상하는 방향으로 이미지 센서나 렌즈를 이동시키는 서버 구동 제어부로 상기 손떨림 각도값을 전달하기 위한 손떨림 보정부;를 포함하되, 상기 손떨림 보정부는,
   상기 자이로 센서부에서 출력되는 손떨림 회전 각속도 데이터를 적분하여 손떨림 각도값을 출력하되, 각도 보상 이득치에 따라 손떨림 각도값을 보상 출력하는 각도 추출기와;
   상기 각도 추출기의 손떨림 각도값을 손떨림 주파수로 변환한 후 손떨림 주파수 대역에 속하는 손떨림 주파수별로 각도 보상 이득치와 서보 제어루프 보상 이득치를 계산하여 상기 각도 추출기와 서보 구동 제어부로 출력하기 위한 이득 제어부;를 포함함을 특징으로 하는 손떨림 보정 기능을 갖는 자이로 센서 모듈.
7. 청구항 6에 있어서, 상기 이득 제어부는,
   시간에 따라 크기가 변화되는 상기 손떨림 각도값을 손떨림 주파수로 변환 출력하는 주파수 추출부와;
   상기 손떨림 주파수 값을 기준레벨과 비교하여 손떨림 주파수 대역의 주파수만을 선별 출력하는 모션 검출부와;
   상기 각도 추출기에서 손실된 손떨림 각도값을 보상하기 위해 상기 선별 출력되는 손떨림 주파수로부터 각도 보상 이득치를 계산하여 상기 각도 추출기로 출력하는 각도 보상 이득치 계산부와;
   상기 선별 출력되는 손떨림 주파수로부터 서보 구동 제어부의 위상을 보상하기 위한 서보 제어루프 보상 이득치를 계산하여 출력하는 서보 제어루프 보상 이득치 계산부;를 포함함을 특징으로 하는 손떨림 보정 기능을 갖는 자이로 센서 모듈.
8. 청구항 7에 있어서, 상기 주파수 추출부는 시간에 따라 크기가 변화되는 반 주기의 손떨림 각도값으로부터 손떨림 주파수를 예측하여 손떨림 주파수로 변환함을 특징으로 하는 손떨림 보정 기능을 갖는 자이로 센서 모듈.
9. 청구항 6 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자이로 센서부와 손떨림 보정부는 원칩화되어 모바일 기기의 카메라 모듈에 내장됨을 특징으로 하는 손떨림 보정 기능을 갖는 자이로 센서 모듈.
10. 청구항 2에 있어서, 상기 손떨림 보정부는,
    상기 각도 추출기의 손떨림 각도값을 손떨림 주파수로 변환한 후 손떨림 주파수 대역에 속하는 손떨림 주파수별로 각도 보상 이득치와 서보 제어루프 보상 이득치를 계산하여 상기 각도 추출기와 서보 구동 제어부로 출력하기 위한 이득 제어부;를 더 포함하되, 상기 각도 추출기는 상기 각도 보상 이득치에 따라 손떨림 각도값을 보상 출력함을 특징으로 하는 손떨림 보정 기능을 갖는 자이로 센서 모듈.
11. 청구항 10에 있어서, 상기 이득 제어부는,
    시간에 따라 크기가 변화되는 상기 손떨림 각도값을 손떨림 주파수로 변환 출력하는 주파수 추출부와;
    상기 손떨림 주파수 값을 기준레벨과 비교하여 손떨림 주파수 대역의 주파수만을 선별 출력하는 모션 검출부와;
    상기 각도 추출기에서 손실된 손떨림 각도값을 보상하기 위해 상기 선별 출력되는 손떨림 주파수로부터 각도 보상 이득치를 계산하여 상기 각도 추출기로 출력하는 각도 보상 이득치 계산부와;
    상기 선별 출력되는 손떨림 주파수로부터 서보 구동 제어부의 위상을 보상하기 위한 서보 제어루프 보상 이득치를 계산하여 출력하는 서보 제어루프 보상 이득치 계산부;를 포함함을 특징으로 하는 손떨림 보정 기능을 갖는 자이로 센서 모듈.
12. 청구항 11에 있어서, 상기 주파수 추출부는 시간에 따라 크기가 변화되는 반 주기의 손떨림 각도값으로부터 손떨림 주파수를 예측하여 손떨림 주파수로 변환함을 특징으로 하는 손떨림 보정 기능을 갖는 자이로 센서 모듈.
13. 청구항 10 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자이로 센서부와 손떨림 보정부는 원칩화되어 모바일 기기의 카메라 모듈에 내장됨을 특징으로 하는 손떨림 보정 기능을 갖는 자이로 센서 모듈.

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