KR101573681B1 - 카메라 모듈 초점 조정 장치 및 방법 - Google Patents

카메라 모듈 초점 조정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 카메라 모듈의 높이, 위치 및 이미지의 측정이 동시에 가능하여 카메라 모듈의 초점 조정 시간이 단축되고, 소형화가 가능한 카메라 모듈 초점 조정 장치를 개시한다. 본 발명에 의한 카메라 모듈 초점 조정 장치는, 초점 조정 대상인 카메라 모듈이 장착되는 카메라 모듈 장착부; X축 방향으로 이송 동작이 가능한 이송레일이 구비된 지지부; 상기 카메라 모듈의 위치와 이미지를 측정하는 비젼 카메라와, 고정 유닛에 의해 상기 비젼 카메라와 동일축상에 결합되고 상기 카메라 모듈의 높이를 측정하는 레이저를 포함하는 카메라 모듈 측정부; 및 상기 카메라 모듈과 착탈 가능하고, 카메라 모듈 측정부에서 측정된 측정값에 따라 상기 카메라 모듈의 초점을 조정하는 초점 조정 유닛을 포함하는 초점 조정부;를 포함한다.

Description

카메라 모듈 초점 조정 장치 및 방법{FOCUS REGULATOR AND FOCUS REGULATING METHOD OF CAMERA MODULE}
본 발명은 카메라 모듈 초점 조정 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비젼 카메라와 레이저를 하프 미러를 통해 동일축상에 결합한 카메라 모듈 초점 조정 장치 및 이를 이용한 카메라 모듈 초점 조정 방법에 관한 것이다.
스마트폰이나 태블릿 PC 등에는 카메라 모듈이 장착되는 것이 일반적이다. 이러한 카메라 모듈은 이미지센서가 장착된 하우징과 이미지센서의 전방에 장착된 렌즈로 구성되고, 렌즈는 하우징에 회전가능하게 장착된 포커스링에 설치되어 포커스링을 회전시켜 카메라모듈의 초점을 조절할 수 있다.
카메라 모듈은 렌즈와 이미지센서의 이격된 간격의 차이에 따라 이미지센서로 입력되는 화상의 선명도, 색감, 명암 등이 설정되므로 일정하고 명확한 이미지를 얻기 위하여 카메라 모듈 초점 조정 장치를 이용하여 카메라 모듈의 초점을 조정하는 작업이 필수적으로 수행된다.
종래의 카메라 모듈 초점 조정 장치는 레이저와 비젼 카메라가 각각 다른 위치에 구성되어 있는 것이 일반적인 구성이었으며, 따라서 레이저를 카메라 모듈의 위치로 이동하여 카메라 모듈의 높이를 측정한 다음, 비젼 카메라를 카메라 모듈의 위치로 이동하여 카메라 모듈의 위치와 이미지를 측정하여, 각각의 측정값을 이용하여 카메라 모듈의 초점을 조정하였다.
이러한 종래의 카메라 모듈 초점 조정 장치는 레이저에 의한 카메라 모듈 측정과 비젼 카메라에 의한 카메라 모듈 측정이 각각 이루어지므로 카메라 모듈 초점 조정을 위한 측정 시간이 길어지는 문제점이 있었으며, 또한 레이저와 비젼 카메라를 별도로 설치함에 따라 소형화가 어렵다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 레이저와 비젼 카메라에 의한 카메라 모듈의 측정이 동시에 이루어질 수 있는 카메라 모듈 초점 조정 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 카메라 모듈 초점 조정 장치는, 초점 조정 대상인 카메라 모듈이 장착되는 카메라 모듈 장착부; X축 방향으로 이송 동작이 가능한 이송레일이 구비된 지지부; 상기 카메라 모듈의 위치와 이미지를 측정하는 비젼 카메라와, 고정 유닛에 의해 상기 비젼 카메라와 동일축상에 결합되고 상기 카메라 모듈의 높이를 측정하는 레이저를 포함하는 카메라 모듈 측정부; 및 상기 카메라 모듈과 착탈 가능하고, 카메라 모듈 측정부에서 측정된 측정값에 따라 상기 카메라 모듈의 초점을 조정하는 초점 조정 유닛을 포함하는 초점 조정부;를 포함한다.
상기 카메라 모듈 초점 조정 장치는, 상기 지지부의 상부에 위치하고 상기 이송레일과 결합되어 X축 방향으로 이송되며, 상부에 상기 카메라 모듈 측정부 및 상기 초점 조정부가 배치된 베이스부를 더 포함할 수 있다.
상기 카메라 모듈 측정부는, 상기 레이저에서 조사되는 레이저광을 투광하고 상기 비젼 카메라의 영상 이미지광을 굴절시키는 하프 미러와, 상기 하프 미러의 하부에 위치하는 조명유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 하프 미러(half mirror)는 피사체의 광을 투과하거나 반사시켜 분리하는 구성인 것이 바람직하며, 상기 조명 유닛은 비젼 카메라에 의해 측정되는 카메라 모듈의 이미지를 원활하게 측정하기 위한 광원인 것이 바람직하다. 다만, 이에 한정되지 않고 각각의 목적을 달성을 위한 구성이라면 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하 '통상의 기술자')가 공지된 구성으로 적절하게 선택할 수 있다.
상기 레이저에서 조사되는 레이저광의 광축은 상기 하프 미러에 의해 굴절된 상기 비젼 카메라의 영상 이미지광의 광축과 만나는 것이 바람직하다. 이에 따라 상기 비젼 카메라부의 위치는 상기 레이저와 상기 하프 미러의 위치에 의해 결정될 수 있다.
상기 카메라 모듈 측정부는 상기 고정 유닛에 레이저 조정유닛이 더 포함될 수 있다. 상기 레이저 조정유닛을 통해 레이저 스팟(spot) 위치를 보다 정밀하게 조정하는 것이 가능하다.
상기 초점 조정부는, 상기 초점 조정 유닛 상부에 위치하는 정렬 차트를 더 포함하고, 상기 초점 조정 유닛은 상기 카메라 모듈이 상기 정렬 차트를 촬영한 영상을 이용하여 상기 카메라 모듈의 초점을 조정할 수 있다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 카메라 모듈 초점 조정 방법은, 초점 조정 대상인 카메라 모듈이 장착되는 카메라 모듈 장착부, 비젼 카메라와 상기 비젼 카메라와 동일축상에 결합된 레이저를 포함하는 카메라 모듈 측정부 및 초점 조정 유닛과 상기 초점 조정 유닛의 상부에 위치하는 정렬 차트를 포함하는 초점 조정부를 포함하고, 상기 카메라 모듈 측정부와 초점 조정부는 X축 방향으로 이송 가능한 카메라 모듈 초점 조정 장치를 이용한 초점 조정 방법에 있어서, 상기 비젼 카메라에 의해 상기 카메라 모듈의 위치와 이미지를 측정하고, 동시에 상기 레이저에 의해 상기 카메라 모듈의 높이를 측정하는 단계(단계 1); 상기 초점 조정부를 상기 카메라 모듈 위치에 이송하는 단계(단계 2); 상기 단계 1에서 측정된 값을 이용하여 상기 초점 조정 유닛이 카메라 모듈과 결합하는 단계(단계 3); 상기 카메라 모듈이 상기 정렬 차트를 촬영한 영상을 이용하여 상기 초점 조정 유닛의 회전에 의해 상기 카메라 모듈의 초점을 조정하는 단계(단계 4); 및 상기 카메라 모듈의 초점 조정이 완료되면 상기 초점 조정 유닛을 상기 카메라 모듈과 분리하는 단계(단계 5)를 포함한다.
본 발명은 비젼 카메라와 레이저를 하프 미러를 통해 동일축상에 결합함으로써 카메라 모듈의 초점 조정을 위한 카메라 모듈의 높이, 위치 및 이미지를 동시에 측정하는 것이 가능하여 카메라 모듈의 초점 조정 시간이 단축되는 효과를 갖는다.
또한 비젼 카메라와 레이저가 동일축상에 결합하여 구성됨으로써 각각 구성된 경우에 비해 공간을 최소화할 수 있어 카메라 모듈 초점 조정 장치의 소형화가 가능한 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈 초점 조정 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 카메라 모듈 초점 조정 장치를 측면에서 바라본 구조를 도시한 측면도이다.
도 3은 도 1의 카메라 모듈 초점 조정 장치 구성 중 일부의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 도 1의 카메라 모듈 초점 조정 장치 구성 중 카메라 모듈 측정부를 도시한 도면이다.
도 5는 도 4의 카메라 모듈 측정부를 측면에서 바라본 구조를 도시한 측면도이다.
이하에 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이다. 다음에서 설명되는 실시예들은 여러 가지 다양한 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 기술적 사상을 명확히 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈 초점 조정 장치는, 카메라 모듈 장착부(100), 지지부(200), 카메라 모듈 측정부(300), 초점 조정부(400) 및 베이스부(500)를 포함한다.
카메라 모듈 장착부(100)는 초점 조정의 대상이 되는 카메라 모듈이 놓이는 곳으로 일정 넓이를 가지는 판 형성으로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고 카메라 모듈 장착부(100)는 카메라 모듈 측정부(300)와 초점 조정부(400)의 하부에 위치하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에서는 카메라 모듈 장착부(100)가 지지부(200)와 떨어진 형태로 구성되나, 이에 한정되지 않고 지지부(200)에 별도의 고정 유닛으로 고정되거나 또는 후술하는 이송레일(210)에 결합되어 X축 방향으로 이동하는 형태로 구성될 수 있다.
지지부(200)는 카메라 모듈 측정부(300) 및 초점 조정부(400)를 하부에서 지지하며, X축 방향으로 이송 동작이 가능한 이송레일(210)이 구비된다.
카메라 모듈 장착부(300)는 카메라 모듈의 위치와 이미지를 측정하는 비젼 카메라(310), 카메라 모듈의 높이를 측정하는 레이저(320), 레이저(320)에서 조사되는 레이저광을 투광하고 비젼 카메라(310)의 영상 이미지광을 굴절시키는 하프 미러(330) 및 비젼 카메라(310)의 이미지 측정을 원활하게 하기 위한 광원인 조명유닛(340)을 포함하며, 자세한 내용은 도 4 내지 도 5에 대한 설명에서 후술하기로 한다.
초점 조정부(400)는 카메라 모듈과 착탈 가능하고, 카메라 모듈 측정부(300)에서 측정된 측정값에 따라 카메라 모듈의 초점을 조정하는 초점 조정 유닛(410), 및 초점 조정 유닛(410)의 상부에 위치하는 정렬 차트(420)를 포함한다.
초점 조정 유닛(410)은 X축, Y축 또는 Z축으로 이동 및 회전이 가능한 구성으로 이루어지며, 카메라 모듈과 결합하여 카메라 모듈 측정부(300)에서 측정된 측정값에 따라 카메라 모듈의 렌즈를 회전 시키는 것에 의해 카메라 모듈의 초점을 조정한 다음, 카메라 모듈의 초점 조정이 완료되면 카메라 모듈과 분리될 수 있다.
특히, 초점 조정 유닛(410)은 카메라 모듈이 정렬 차트(420)를 촬영한 영상을 이용하여 카메라 모듈의 렌즈를 회전 시키는 것에 의해 카메라 모듈의 초점을 조정하는 것이 바람직하다.
정렬 차트(420)는 초점 조정 유닛(410)의 상부에 위치하는 것이 바람직하며, 정렬 차트(420)를 촬영한 영상을 이용하여 카메라 모듈의 초점을 조정할 수 있도록 +자 형상 등이 인쇄될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 ―자 형상, ㅧ자 형상 등을 포함한 다양한 형상으로 인쇄될 수 있다.
베이스부(500)는 지지부(200)의 상부에 위치하고 이송레일(210)에 결합되어 X축 방향으로 이송 가능하며, 베이스부(500)의 상부에는 카메라 모듈 측정부(300) 및 초점 조정부(400)가 배치될 수 있다.
베이스부(500)가 이송레일(210)에 결합되어 X축 방향으로 이동 가능함에 따라 베이스부(500)의 상부에 배치된 카메라 모듈 측정부(300)와 초점 조정부(400)가 X축 방향으로 이송 가능하여 카메라 모듈의 위치, 이미지 및 높이 측정을 위하여 카메라 모듈 장착부(100)의 상부로의 이동이 가능하다.
다만, 이송레일(210)에 베이스부(500)가 결합된 구성에 한정되지 않고 이송레일(210)에 카메라 모듈 측정부(300) 또는 초점 조정부(400)가 직접 결합되어 X축 방향으로 이송 가능한 구성으로 적절하게 변형할 수 있다.
이하 도 4 내지 5를 참조하여 카메라 모듈 측정부(300)을 자세하게 설명한다.
카메라 모듈 측정부(300)는 카메라 모듈의 위치와 이미지를 측정하는 비젼 카메라(310), 카메라 모듈의 높이를 측정하는 레이저(320), 레이저(320)에서 조사되는 레이저광을 투광하고 비젼 카메라(310)의 영상 이미지광을 굴절시키는 하프 미러(330), 비젼 카메라(310)의 이미지 측정을 원활하게 하기 위한 광원인 조명유닛(340), 비젼 카메라(310)와 레이저부(320)를 결합하는 제1고정유닛(350)과 제2고정유닛(360), 및 제1고정유닛(350)에 설치된 레이저 조정유닛(370)을 포함하여 구성될 수 있다.
비젼 카메라(310)와 레이저(320)는 제1고정유닛(350) 및 제2고정유닛(360)을 통해 동일축상 결합되어 구성되며, 비젼 카메라(310)의 상부에 레이저(320)가 위치하는 것이 바람직하다. 다만, 복수의 고정유닛을 사용하는 것에 한정되지 않고 일체형으로 구성된 고정유닛을 통해 비젼 카메라(310)와 레이저(320)를 결합하는 것으로 변형할 수 있다.
하프 미러(330)는 광을 투과하거나 반사시켜 분리하는 구성으로 내부에 대각선 방향의 미러(mirror)가 있는 것이 바람직하다. 하프 미러(330)의 상부는 레이저(320)에서 조사되는 레이저광의 조사방향을 향하며, 측면부는 비젼 카메라(310)의 영상 이미지광의 방향을 향하도록 위치하는 것이 바람직하다.
카메라 모듈의 높이 측정은, 하프 미러(330)의 상부에 위치한 레이저(320)에서 조사된 레이저광이 하프 미러(330)를 통과하여 카메라 모듈에 부딪히고, 카메라 모듈에 부딪혀 반사된 레이저광이 하프 미러(330)를 통과하여 레이저(320)에 들어감으로써 가능하다.
카메라 모듈의 위치 및 이미지 측정은, 하프 미러(330)의 측면부에 위치한 비젼 카메라(310)에서 조사된 영상 이미지광이 하프 미러(330)의 내부에 위치한 미러에 부딪혀 굴절되어 카메라 모듈에 도달함으로써 가능하다. 하프 미러(330)의 하부에 조명(340)을 위치함에 따라 비젼 카메라(310)를 통한 카메라 모듈의 위치 및 이미지 측정을 정확하고 용이하게 할 수 있다.
또한 제1고정유닛(350)에는 레이저 조정유닛(370)이 포함되어 레이저 스팟(spot) 위치를 보다 정밀하게 조정하는 것이 가능하다.
레이저(320)에서 조사되는 레이저광의 광축은 하프 미러(330)에 의해 굴절된 비젼 카메라(310)의 영상 이미지광의 광축과 만나는 것이 바람직하며, 따라서 비젼 카메라(310)의 위치는 레이저(320)와 본 발명의 일 실시예와 같이 서로 직교하게 위치할 수 있을 뿐만 아니라 레이저(320)와 하프 미러(330)의 위치 또는 하프 미러(330)의 내부의 미러의 각도나 구조에 따라 다양하게 위치할 수 있다.
종래의 카메라 모듈 초점 조정 장치는 비젼 카메라와 레이저가 각각 별도의 구성으로 이격되어 위치된 구성으로, 레이저를 카메라 모듈로 이동하여 카메라 모듈의 높이를 측정한 다음 비젼 카메라를 카메라 모듈로 이동하여 카메라 모듈의 위치와 이미지를 측정하거나 또는 비젼 카메라를 카메라 카메라 모듈로 이동하여 카메라 모듈의 위치와 이미지를 측정한 다음 레이저를 카메라 모듈로 이동하여 카메라 모듈의 높이를 측정하는 연속적인 과정을 거치게 됨으로써 카메라 모듈의 초점 조정 시간이 길어지는 단점이 있었다. 또한 비젼 카메라와 레이저가 각각 별도의 구성으로 이격되어 위치됨으로써 카메라 모듈 초점 조정 장치의 면적이 늘어나 소형화하는데 어려움이 있었다.
이에 비해 본 발명은 하프 미러(330)를 이용하여 비젼 카메라(310)와 레이저(320)를 동일축상에 결합함으로써 카메라 모듈의 높이, 위치 및 이미지를 동시에 측정하여 카메라 모듈의 초점 조정 시간의 단축이 가능하고, 카메라 모듈 초점 장치의 면적을 줄여 소형화가 가능한 장점이 있다.
100: 카메라 모듈 장착부 350: 제1고정유닛
200: 지지부 360: 제2고정유닛
210: 이송레일 370: 레이저 조정유닛
300: 카메라 모듈 측정부 400: 초점 조정부
310: 비젼 카메라 410: 초점 조정 유닛
320: 레이저 420: 정렬차트
330: 하프 미러 500: 베이스부
340: 조명유닛

Claims (8)

  1. 초점 조정 대상인 카메라 모듈이 장착되는 카메라 모듈 장착부;
    X축 방향으로 이송 동작이 가능한 이송레일이 구비된 지지부;
    상기 카메라 모듈의 위치와 이미지를 측정하는 비젼 카메라와, 고정 유닛에 의해 상기 비젼 카메라와 동일축상에 결합되고 상기 카메라 모듈의 높이를 측정하는 레이저를 포함하는 카메라 모듈 측정부;
    상기 카메라 모듈과 착탈 가능하고, 카메라 모듈 측정부에서 측정된 측정값에 따라 상기 카메라 모듈의 초점을 조정하는 초점 조정 유닛을 포함하는 초점 조정부; 및
    상기 지지부의 상부에 위치하고 상기 이송레일에 결합되어 X축 방향으로 이송되며, 상부에 상기 카메라 모듈 측정부 및 상기 초점 조정부가 배치된 베이스부를 포함하는 카메라 모듈 초점 조정 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 카메라 모듈 측정부는, 상기 레이저에서 조사되는 레이저광을 투광하고 상기 비젼 카메라의 영상 이미지광을 굴절시키는 하프 미러와, 상기 하프 미러의 하부에 위치하는 조명유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 초점 조정 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 레이저에서 조사되는 레이저광의 광축은 상기 하프 미러에 의해 굴절된 상기 비젼 카메라의 영상 이미지광의 광축과 만나는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 초점 조정 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 비젼 카메라부의 위치는 상기 레이저와 상기 하프 미러의 위치에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 초점 조정 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 카메라 모듈 측정부는 상기 고정 유닛에 레이저 조정유닛이 더 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 초점 조정 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 초점 조정부는 상기 초점 조정 유닛 상부에 위치하는 정렬 차트를 더 포함하고, 상기 초점 조정 유닛은 상기 카메라 모듈이 상기 정렬 차트를 촬영한 영상을 이용하여 상기 카메라 모듈의 초점을 조정하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 초점 조정 장치.
  8. 삭제
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