KR101707861B1 - 카메라가 장착된 휴대 단말기를 이용한 근접촬영장치 및 그 근접촬영용 외장 광학모듈 - Google Patents

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Abstract

카메라가 장착된 휴대 단말기를 이용한 근접촬영장치 및 그 근접촬영용 외장 광학모듈이 개시된다. 본 발명의 외장 광학모듈은 기존의 휴대 단말기에 내장된 카메라부의 최단 촬영거리 이내의 피사체에 대하여도 근접 촬영이 가능하도록 하며, 별도의 접사렌즈를 통해 광학 줌을 제공함으로써 피부 조직의 검사 등과 같이 확대 영상이 필요한 경우에 적용할 수 있다. 외장 광학모듈을 장착함으로써 휴대 단말기는 근접촬영장치가 된다.

Description

카메라가 장착된 휴대 단말기를 이용한 근접촬영장치 및 그 근접촬영용 외장 광학모듈{Apparatus for Taking Close-Up Picture Using Mobile Terminal Equipped with Camera, and External-Optical Device thereof}
본 발명은 스마트폰과 같은 휴대 단말기에 내장된 카메라와 엘이디 조명을 이용한 근접 촬영장치 및 그 근접 촬영용 외장 광학모듈에 관한 것이다.
최근에 널리 사용되는 스마트 폰, 태블릿 등의 휴대 단말기는 외부의 피사체를 촬영하기 위한 카메라와 엘이디 조명을 노출 내장하고 있다. 사용자는 카메라만으로 촬영을 하거나, 조명이 필요한 경우에 엘이디가 점등되도록 제어한 다음에 촬영하게 된다. 따라서 카메라와 엘이디 조명은 휴대 단말기의 일면에 근접하여 배치된다.
휴대 단말기에 내장된 카메라는 일반적으로 자동 초점 조절(AF: Auto Focus) 기능을 구비하여, 내장 렌즈와 이미지 센서 사이의 거리를 변경시키는 방법으로 초점거리를 변경한다. 이때 휴대 단말기에 내장된 카메라마다 '최소 초점거리(Minimum Focal Length)'가 설정되고, 최소 초점거리에 따라 '최단 촬영거리'가 설정된다. 만약 피사체가 최단 촬영거리 이내에 위치할 경우에는 촬영이 불가능 하거나 초점이 맞지 않아 선명하지 않은 영상을 획득하게 된다.
최단 촬영거리 이내의 물체를 촬영하기 위하여, 최소 초점거리 정도에서 지정된 광학 배율로 피사체를 촬영하고, 디지털 영상처리 방법에 의한 디지털 줌(Zoom)을 사용할 수도 있으나, 이러한 경우에는 영상의 콘트라스트(Contrast)가 현저하게 떨어져 물체의 상태를 제대로 확인할 수 없다.
한편, 최근에 휴대 단말기에 내장된 카메라를 이용하여 피부 미용의 차원에서 사용자의 피부 조직을 근접 촬영하고자 하는 시도들이 있다. 현재 개발된 휴대 단말기의 내장 카메라의 최단 촬영거리는 대략 50㎜ 이상이며, 이러한 거리에서 촬영한 영상으로는 설사 디지털 줌을 적용하더라도 피부 조직의 상태를 선명하게 제대로 파악할 수 없다. 다시 말해, 좀 더 짧은 촬영거리를 확보하여 더 가까이서 촬영함으로써, 초점이 맞아 선명하면서도 확대된 영상이 필요하다.
접사 촬영을 위한 가장 좋은 방법으로는, 휴대 단말기에 내장된 카메라 자체가 다양한 렌즈를 함께 내장하여 최단 촬영거리를 더 줄이도록 설계하는 방법이 근본적인 해결책이 될 수 있을 것이다. 문제는 이러한 근본적인 해결책이 제품의 가격 결정에 영향을 미치는 이유 때문인지 아직까지는 개발되지 않는 것 같으며, 무엇보다 기존에 개발된 휴대 단말기들는 이러한 촬영한 불가능하다는 점이다.
또 다른 방법으로, 휴대 단말기의 카메라 외측에 접사렌즈를 장착하는 방법을 사용할 수도 있다. 이 방법은 자연 광이나 실내 조명 등의 외부 광을 이용하여 피부의 상태를 촬영한다. 따라서 이러한 경우에는 접사 촬영이 균일하지 않으며 경우에 따라서는 촬영이 불가하거나 촬영된 영상이 적절하지 않을 수 있다. 예를 들어, 피사체 후면에 조명이 있는 역광 상태에서는 카메라로 너무 많은 광이 입사되기 때문에 피사체에 대한 영상이 제대로 결상되지 않는다. 또한, 주변이 너무 어두운 경우에는 조명이 부족하여 촬영이 불가능할 수도 있다.
[관련 기술 문헌]
1. 휴대 단말기의 카메라 장치 (대한민국 등록특허 제0575724호)
다만, 제시된 특허발명은 내장된 카메라 장치가 근접 촬영 기능을 구비한 것이다. 그러나 이러한 휴대 단말기 내장 카메라의 근접 촬영도 일정한 한계가 있어서 매우 근접된 영상을 일정한 광학 배율로 촬영하는 것은 어려울 뿐만 아니라, 기본적으로 휴대 단말기 자체에 그러한 근접 촬영 수단이 내장된 상태이므로, 일반적인 카메라에 적용하기가 어렵다.
본 발명의 목적은, 스마트폰과 같은 휴대 단말기에 내장된 카메라와 엘이디 조명을 이용한 근접 촬영장치 및 그 근접 촬영용 외장 광학모듈을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 스마트폰과 같은 휴대 단말기에 내장된 카메라와 엘이디 조명을 이용하여 사용자의 피부를 근접 촬영하여 피부조직의 상태를 확인할 수 있는 근접 촬영장치 및 그 근접 촬영용 외장 광학모듈을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 동일한 외면에 카메라부와 엘이디 조명을 구비하는 휴대 단말기에 장착되는 외장 광학모듈을 제시한다.
상기 외장 광학모듈은, 접사렌즈와, 라이트 가이드와, 하우징을 구비한다. 접사렌즈는, 상기 카메라부의 광축 상에 수직하게 배치되어 상기 카메라부가 가지는 최단 촬영거리를 줄인다. 투명한 소재의 라이트 가이드는, 상기 엘이디 조명에서 출사되는 광을 입력받아, 상기 접사렌즈의 외주에 마련된 출사면을 통해 상기 광축방향으로 출사하여 전방의 피사체를 조명한다. 하우징은 내부공간부에 상기 접사렌즈와 라이트 가이드를 수용하며 상기 휴대 단말기의 외면에 장착된다.
실시 예에 따라, 상기 광축에 수직한 하우징 상면에, 상기 출사면을 통해 출사된 광으로 상기 피사체를 조명하고 상기 피사체에 대한 영상이 상기 접사렌즈로 입사되기 위한 제1 관통홀이 형성된다. 이때, 상기 하우징 상면의 높이는, 상기 피사체가 상기 제1 관통홀에 접촉한 경우의 피사체 확대 배율을 기준으로 정한다.
실시 예에 의하면, 상기 라이트 가이드는, 조명광-입사부와, 조명광-출사부와, 라이트 가이드 내부의 광이 외부로 유출되지 않도록 하는 반사판를 구비한다.
조명광-입사부는 상기 엘이디 조명의 상부에 마련된 투명한 평판 형상으로서, 상기 엘이디 조명에서 출사되는 광을 입력받는 입사면이 하면에 형성된다. 조명광-출사부는 상기 접사렌즈의 외주에 마련된 투명한 평판 형상으로서, 상기 조명광-입사부로부터 이송된 광을 상면에 형성된 상기 출사면을 통해 출사한다. 반사판은 상기 입사면과 출사면을 제외한 상기 라이트 가이드의 외면을 형성된다. 한편, 상기 조명광-입사부와 조명광-출사부는 일체로 형성될 수도 있고, 별개로 형성될 수도 있다.
실시 예에 의하면, 상기 조명광-입사부는, 상기 입사면에 마주하는 상기 조명광-입사부의 상면이 상기 조명광-출사부를 향해 경사지게 형성됨으로써, 상기 입사면을 통해 입사된 광을 상기 조명광-출사부 쪽으로 이송한다. 더 나아가, 상기 조명광-입사부의 상면에 연장된 측면 중 적어도 하나가 상기 조명광-출사부를 향해 경사지게 형성됨으로써, 상기 입사면을 통해 입사된 광을 상기 조명광-출사부 쪽으로 이송할 수도 있다. 이로써, 휴대 단말기의 엘이디 조명으로부터 출사되어 라이트 가이드의 입사면을 통해 입사된 광은 조명광-출사부로 이송되고 라이트 가이드의 출사면을 통해 피사체로 출사된다.
실시 예에 의하면, 상기 입사면은 상기 휴대 단말기의 외면상에 상기 카메라부와 엘이디 조명을 잇는 가상의 중심선을 따라 길게 형성됨으로써, 상기 카메라부와 엘이디 조명 사이의 거리가 서로 다른 상기 휴대 단말기에 범용으로 적용될 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 입사면은 요철 형상으로 마련되어 상기 엘이디 조명에서 출사되는 광이 외부로 전반사 또는 반사되는 비율을 줄이고 상기 조명광-입사부로 반사 또는 굴절시키는 것이 바람직하다. 예컨대, 상기 입사면은 복수 개의 그루브가 나란하게 배치된 형상으로 성형할 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 조명광-출사부의 출사면이 요철면(입사면보다 매우 미세한 요철)으로 형성되어, 출사되는 광이 내부로 다시 반사되지 않고 외부로 출사되도록 한다. 예컨대, 출사면에 샌딩(Sanding)이나 폴리싱(Polishing) 등의 처리를 수행하여 요철면으로 가공할 수 있다. 부가적으로, 외장 광학모듈은 출사면에 부착된 확산판을 더 구비하여 출사면에서 광이 고르게 출사되도록 할 수도 있다.
실시 예에 의하면, 상기 하우징은 상기 휴대 단말기의 외면에 장착 및 탈착 가능하도록 설계된다. 예를 들어, 외장 광학모듈은 상기 하우징 내부에 구비된 자석을 더 포함하여, 상기 하우징이 휴대 단말기의 외면에 부착된 금속 플레이트에 장착되도록 할 수 있다.
본 발명의 외장 광학모듈을 사용함으로써, 기존의 휴대 단말기에 내장된 카메라부의 최단 촬영거리 이내의 피사체에 대하여도 근접 촬영이 가능하며, 별도의 외장 렌즈를 통해 광학 줌을 제공함으로써 피부 조직의 검사 등과 같이 확대 영상이 필요한 경우에 적용할 수 있다.
본 발명의 외장 광학모듈은 휴대 단말기에 내장된 엘이디 조명을 효과적으로 수렴시키는 라이트 가이드(Light Guide)를 사용함으로써, 외부 광원이 없이도 피사체를 충분하게 조명할 수 있다.
또한, 외장 광학모듈은 휴대 단말기의 엘이디 조명에서 출사되는 광만을 이용하여 피사체를 조명할 수 있도록 하고, 그에 따른 피사체의 영상이 휴대 단말기의 카메라부에 결상되도록 함으로써, 외부의 자연광이나 실내 조명 등이 카메라부에 결상되는 피사체의 영상을 흐리게 하거나 간섭하지 못하도록 한다. 따라서 사용자는 외부의 광을 사용하는 것에 비하여 더욱 선명한 영상을 획득할 수 있고, 별도의 외부 조명을 사용하는 것에 비하여 휠씬 조작이 간단하고 편리하다.
또한, 기존의 휴대 단말기에 내장된 카메라부와 엘이디 조명 사이의 거리가 단말기마다 다른데도 불구하고, 본 발명의 외장 광학모듈의 라이트 가이드(Light Guide)는 서로 다른 휴대 단말기에 범용으로 적용되어 엘이디 조명을 입력받을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 외장 광학모듈이 휴대 단말기에 장착된 형태를 도시한 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 라이트 가이드의 사시도,
도 3은 도 2의 라이트 가이드의 평면도,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 외장 광학모듈의 장착 방법을 설명하는 단면도, 그리고
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 외장 광학모듈의 장착 방법을 설명하는 단면도이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
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앞서 설명한 것처럼, 휴대 단말기(20)의 카메라부(21)는 내장 렌즈(23)와 이미지 센서(25)를 구비하고 있으며, 그 구조와 작동 메커니즘에 따라 설계된 최소 초점거리와 최단 촬영거리가 있다. 이러한 휴대 단말기(20)에 장착되는 본 발명의 외장 광학모듈(100)은 카메라부(21)의 최단 촬영거리 이내에 위치한 피사체에 초점을 맞추어 촬영할 수 있게 함과 동시에 일정한 확대 배율로 촬영할 수 있게 하며, 엘이디 조명(27)으로부터 피사체(10) 그리고 카메라부(21)로 이어지는 밀폐된 광 경로를 제공한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 외장 광학모듈(100)은, 접사렌즈(101)와, 라이트 가이드(Light Guide)(110)와, 하우징(130)을 구비한다. 이하에서는 설명의 편리를 위해, 다른 특별한 설명이 없는 한, 외장 광학모듈(100)이 휴대 단말기(20)에 장착된 상태를 기준으로 외장 광학모듈(100)의 내부 구성 요소와 그 동작을 설명한다.
하우징(130)은 내부공간부(131)에 접사렌즈(101)와 라이트 가이드(110)를 수용한다. 또한, 하우징(130)은 엘이디 조명(27)으로부터 피사체(10)로 이어지는 밀폐된 광 경로와, 피사체(10)로부터 카메라부(21)로 이어지는 밀폐된 광 경로를 제공하여, 광 경로 상에 외부 조명이 입사되지 않도록 하여 광 간섭 등에 의해 영상이 흐려지는 것을 방지한다. 또한, 하우징(130)은 휴대 단말기(20)의 외면(20-a)에 장착 및 탈착 가능한 구조를 제공한다.
피사체(10)에 대한 선명한 영상을 얻기 위하여, 다양한 방법이 있을 수 있으나, 본 발명은 외부 조명(예컨대, 자연광, 실내 조명등)을 차단하여 외장 광학모듈(100)이 제공하는 조명으로만 피사체(10)를 촬영함으로써, 외부 조명에 의한 간섭을 없앤다. 또한, 하우징(130)의 내면은 검은 색 도료가 도포되어, 하우징(130) 내면에서 광이 반사되지 않도록 함으로써, 피사체(10)에서 직접 반사된 광만 접사렌즈(101)로 입사되도록 한다.
이를 위해, 하우징(130)은 엘이디 조명(27)을 제외한 외부 광의 입사를 차단하기 위한 밀폐 구조로 마련된다. 다만, 하우징(130)은 휴대 단말기(20)와 피사체(10) 사이에 하나의 밀폐된 광학 경통(鏡筒) 역할을 하기 때문에, 도면을 기준으로 피사체(10)와 접하는 상면(133)에 제1 관통홀(133-1)이 형성되고, 휴대 단말기(20)와 접하는 하면(135)에 제2 관통홀(135-1)이 형성된 파이프 구조이다.
접사렌즈(101)와 마찬가지로 제1 관통홀(133-1)도 카메라부(21)의 광축(x)에 수직한 가상의 평면 상에 배치되고, 제1 관통홀(133-1)의 중심을 광축(x)이 통과하도록 배치된다.
제2 관통홀(135-1)은 카메라부(21)와 엘이디 조명(27)를 포함하는 크기를 가지며, 제2 관통홀(135-1)이 휴대 단말기(20)의 외면(20-a)에 접함으로써, 카메라부(21)와 엘이디 조명(27)이 하우징(130)의 내부공간부(131)와 만나게 된다.
제2 관통홀(135-1)은 카메라부(21)과 엘이디 조명(27)을 커버해야 하는 반면에, 제1 관통홀(133-1)은 카메라부(21)와 접사렌즈(101)에 의해 결정되는 화각(畵角, Angle of view)에 의해 크기가 결정되므로 제2 관통홀(135-1) 보다 작다. 따라서, 도 1에 예시적으로 도시된 것처럼, 아래 부분이 넓고 윗부분이 좁은 파이프 형상이 될 수도 있다.
한편, 실시 예에 따라, 제2 관통홀(135-1)을 대신하여, 카메라부(21)와 엘이디 조명(27)에 각각 대응되는 두 개의 관통홀(미도시)이 하우징(130)의 하면(135)에 구비될 수도 있으나, 카메라부(21)와 엘이디 조명(27) 사이의 거리가 서로 다른 여러 모델의 휴대 단말기에 범용으로 적용하기에 적절하지 않을 수 있다.
엘이디 조명(27)에서 출사된 광은 제2 관통홀(135-1)을 통해 라이트 가이드(110)로 입사되며, 라이트 가이드(110)로부터 제1 관통홀(133-1)을 통해 피사체(10)로 출사된다. 출사된 광이 피사체(10)에서 반사 및/또는 굴절된 광은 제1 관통홀(133-1)과 접사렌즈(101)를 통해 카메라부(21)로 입사된다.
피사체(10)에 대한 선명한 영상을 얻기 위하여 외부 조명을 차단하는 것에 더하여, 본 발명은 피사체(10)를 제1 관통홀(133-1)에 접촉하도록 함으로써, 사용자에게 카메라부(21)와 피사체(10) 사이의 거리를 일정하게 유지하도록 제안한다. 이러한 사정은 예컨대 사용자의 피부 상태를 확인하기 위하여 피부를 확대 촬영하는 경우에 바람직하다. 피사체(10)가 제1 관통홀(133-1)에 접촉하므로, 일정한 거리는 제1 관통홀(133-1)의 높이, 즉 하우징 상면(133)의 높이로 정해진다.
제1 관통홀(133-1)의 높이는 외장 광학모듈(100)이 장착됨에 따라 새롭게 조정된 최단 촬영거리인 '합성 최단 촬영거리'와 같거나 높아야 한다. 나아가, 피사체(10)가 제1 관통홀(133-1)에 접촉한 상태로 촬영하는 경우의 피사체 확대 배율을 고려해야 한다. 피사체(10)의 위치가 카메라부(21)에 가까워질수록 피사체(10)에 대한 영상은 확대되며, 외장 광학모듈(100)에 의해 합성된 최단 촬영거리가 짧아짐만큼 피사체(10)를 카메라부(21)에 가깝게 배치하여 영상을 확대시킬 수 있다. 따라서 접사렌즈(101)에 의해 추가적으로 제공되는 광학 줌(Zoom)에 따른 확대 배율을 고려하여, 외장 광학모듈(100)을 통해 획득할 영상의 확대 배율에 맞게 피사체(10)와의 거리, 즉 하우징(130)의 높이를 설정해야 한다.
한편, 본 발명이 피사체(10)를 제1 관통홀(133-1)에 접촉하는 것을 필수적인 구성으로 하는 것은 아니므로, 사용자가 피사체(10)를 외장 광학모듈(100)로부터 이격시킨 상태에서 촬영하여도 무방하다.
접사렌즈(101)는 카메라부(21)의 광축(x) 상에 수직하게 배치되어, 카메라부(21)가 가지는 최단 촬영거리를 줄임으로써, 접사렌즈(101)와 카메라부(21)의 '합성 최단 촬영거리'를 줄인다.
접사렌즈(101)는 별도의 경통(137)에 삽입된 형태로 마련되어 가이드 라이트(110)에서 출사된 광이 직접 접사렌즈(101)로 입사되는 것을 방지하는 것이 바람직하다.
한편, 접사렌즈(101)가 오염되는 것을 방지하기 위하여, 외장 광학모듈(100)은 경통(137)의 상부를 덮는 보호창(미도시)를 더 구비할 수 있다.
라이트 가이드(110)는 투명 소재로 제작된다. 라이트 가이드(110)는 엘이디 조명(27)과 카메라부(21)의 상부에 배치되어, 엘이디 조명(27)과 피사체(10) 사이의 실제 광 경로를 제시하여 피사체(10)를 조명한다.
이를 위해, 라이트 가이드(110)는, 조명광-입사부(210)와, 조명광-출사부(230)를 구비하며, 라이트 가이드 외면에 부착된 반사판(115)를 구비한다. 조명광-입사부(210)와 조명광-출사부(230)는 일체로 형성되는 것이 바람직하지만, 별개로 형성될 수도 있다.
조명광-입사부(210)는 엘이디 조명(27)의 상부에 대체로 평판 형상의 투명한 소재로 마련되며, 엘이디 조명(27)에서 출사되는 광을 입력받는 입사면(111)이 도면 상의 아랫면에 형성된다.
조명광-출사부(230)는 접사렌즈(101)의 외주를 따라 배치된 투명한 평판 형상으로서, 상면에 광이 출사되는 출사면(113)이 형성된다. 조명광-출사부(230)는 조명광-입사부(210)로부터 이송된 광을 출사면(113)을 통해 출사하여, 제1 관통홀(133-1)에 접촉한 피사체(10)를 조명한다. 따라서, 제1 관통홀(133-1)은 출사면(113)의 면적보다 크거나 같은 것이 바람직하다.
이하에서는 도 2 및 도 3을 참조하여, 라이트 가이드(110)를 다시 설명한다.
<라이트 가이드>
도 2 및 도 3에 도시된, 라이트 가이드(110)는 조명광-입사부(210)와 조명광-출사부(230)가 일체로 마련된 예로서, 하나의 투명한 평판 형상을 가진다. 아래에서 설명하는 것처럼, 조명광-출사부(230) 영역의 중앙에는 접사렌즈(101)를 배치하기 위한 렌즈홀(117)이 마련된다. 입사면(111)과 출사면(113)을 제외한 외면에는 반사판(115)이 부착된다.
조명광-입사부(210)는 기본적으로 평판 형상이면 가능하지만, 입사면(111)을 통해 엘이디 조명(27)으로부터 입력받은 광을 조명광-출사부(230)로 이송하기 위하여 다음과 같은 형상으로 성형되는 것이 바람직하다.
우선, 첫째로, 도 2에 도시된 것처럼, 입사면(111)에 마주하는 조명광-입사부 상면(210-a)을 조명광-출사부(230)를 향해 경사지게 형성하여, 입사면(111)을 통해 입사된 광이 조명광-입사부 상면(210-a)에서 반사되어 조명광-출사부(230)의 렌즈홀(117) 전방으로 전달되도록 한다.
둘째로, 도 3의 평면도를 기준으로, 라이트 가이드(110)의 4개 모서리(210-b, 210-c)를 경사지게 커팅(Cutting)하여, 입사면(111)을 통해 입사된 광이 조명광-입사부(210) 측의 2개 모서리(210-b)에서 반사되어 렌즈홀(117)의 양측 후방으로 전달되도록 하고, 조명광-출사부(230) 측의 2개 모서리(210-c)가 렌즈홀(117)의 양측 후방으로 전달된 광을 다시 렌즈홀(117) 후방으로 반사하도록 한다. 이러한 구조를 통해, 조명광-출사부(230)의 렌즈홀(117) 주변으로 고르게 전달된 광은 라이트 가이드(110)의 후면(210-d)에서 다시 반사되면서 출사면(113)을 통해 제1 관통홀(133-1) 전체를 균일하게 조명할 수 있다.
셋째로, 조명광-입사부 상면(210-a)과, 라이트 가이드(110)의 4개 모서리(210-b, 210-c)와, 후면(210-d)에는 광을 라이트 가이드(110) 내부로 반사시키기 위한 반사판(115)이 부착된다.
마지막으로, 입사면(111)은 평평한 평면이 아닌 요철 형상으로 성형하여, 엘이디 조명(27)에서 출사되는 광이 입사면(111)에서 외부로 전반사(또는 반사)되는 비율을 줄이고, 조명광-입사부(210) 내부로 굴절 또는 반사되도록 한다. 바람직하게는, 도 2에 도시된 것처럼, 복수 개의 일자형 그루브(Groove)가 나란하게 배치된 형상으로 성형하는 것이 바람직하다. 도 2에는 도시된 그루브의 방향은 조명광-출사부(230)를 향하는 방향에 수직한 방향이지만, 반드시 이에 한정될 필요는 없다.
한편, 기존의 휴대 단말기(20) 모델마다 카메라부(21)와 엘이디 조명(27) 사이의 거리가 서로 다른 점을 고려하여, 카메라부(21)와 엘이디 조명(27)의 중심을 잇는 휴대 단말기(20) 외면(20-a) 상의 가상의 중심선을 따라, 입사면(111)이 길이방향으로 길게 형성됨으로써, 서로 다른 상기 휴대 단말기에 범용으로 적용될 수 있다.
조명광-출사부(230)는 접사렌즈(101)의 외주에 마련되기 때문에, 라이트 가이드(110)는 직사각형의 평판 형상을 기본으로 조명광-출사부(230) 영역의 중앙에 접사렌즈(101)가 배치되기 위한 렌즈홀(117)이 마련된다. 따라서, 조명광-출사부(230)의 상면에 마련된 출사면(113)이 접사렌즈(101)의 외주를 따라 마련된다.
다만, 다른 실시 예에 따라, 도 2에 도시된 것처럼 접사렌즈(101)의 외주 전체에 마련되지 않고, 조명광-출사부(230)가 접사렌즈(101)의 외주 일부에만 마련될 수도 있다.
출사면(113)은 조명광-출사부(230) 내에서의 광이 출사면(113)에서 다시 내부로 반사되지 않고 외부로 출사되도록 하기 위하여 일정한 수준의 요철면으로 형성하는 것이 바람직하며, 당연히 출사면(113)의 요철은 입사면(111)의 요철보다는 매우 미세하다. 예를 들어 출사면(113)에 대해 샌딩(Sanding), 폴리싱(Polishing) 등의 처리를 할 수 있다. 추가적으로, 출사면(113)에서 출사되는 광을 고르게 하기 위하여, 요철면인 출사면(113)에 확산판(미도시)을 부착할 수도 있다.
<외장 광학모듈의 장착 및 탈착>
외장 광학모듈(100)을 휴대 단말기(20)의 외면(20-a)에 장착 및 탈착하는 방법을 다양하게 구현할 수 있다.
예를 들어, 도 4에 도시된 것처럼, 외장 광학모듈(100)은 하우징(130)의 내부공간부(131) 하단에 구비된 자석(401)을 더 포함할 수 있으며, 휴대 단말기(20)의 외면(20-a)에는 금속 플레이트(403)를 별도의 접착제로 부착할 수 있다. 금속 플레이트(403)의 형상 및 부착 위치는 외장 광학모듈(100)의 하면(135) 형상과 그 장착 위치에 의해 결정된다. 외장 광학모듈(100)이 휴대 단말기(20)의 금속 플레이트(403)에 접근하면, 외장 광학모듈(100) 내의 자석(401)이 금속 플레이트(403)와 결합함으로써 외장 광학모듈(100)이 휴대 단말기(20)에 장착된다.
이때, 외장 광학모듈(100)의 하면(135)에 복수 개의 홀(미도시)이 마련되고, 금속 플레이트(403)에는 그 복수 개의 홀에 끼워 맞추어지는 복수 개의 돌기(미도시)가 마련되어 그 장착 위치를 어긋나지 않도록 할 수 있다. 당연히, 반대로 외장 광학모듈(100)의 하면(135)에 복수 개의 돌기(미도시)가 마련되고, 금속 플레이트(403)에는 그 복수 개의 돌기에 끼워 맞추어지는 복수 개의 홀(미도시)이 마련될 수도 있다.
다른 방법으로, 도 5에 도시된 것처럼, 외장 광학모듈(100)은 하우징(130)으로부터 연장된 걸림부재(501)를 더 구비하여, 걸림부재(501)가 휴대 단말기(20)에 일단에 끼워 장착됨으로써, 외장 광학모듈(100)이 휴대 단말기(20)에 장착될 수 있다.
<휴대 단말기와 외장 광학모듈을 결합한 근접촬영장치 및 그 동작>
휴대 단말기(20)는 카메라부(21)와 엘이디 조명(27) 이외에 제어부(29)를 포함한다. 더 나아가 휴대 단말기(20)는 당연히 자신의 주된 기능과 관련된 구성을 포함할 수 있다. 그러나 이러한 구성 또는 기능은 본 발명에 필수적인 것이 아닐 뿐만 아니라 본 발명의 설명에 기여하지도 않으므로, 도면에 도시하지 않고 그 설명도 생략한다.
제어부(29)는 엘이디 조명(27)과 카메라부(21)를 이용한 피사체(10)를 근접 촬영하는 전체 과정을 제어하는 영상처리부(31)를 포함한다.
제어부(29)는 본 발명을 위해 특별히 설치된 구성으로 해석될 수도 있으나, 휴대 단말기(20) 자신의 주된 기능을 수행하기 위해 설치된 구성일 수도 있다. 이처럼 제어부(29)가 휴대 단말기(20)의 주된 기능을 수행하기 위해 설치된 기본 구성일 경우, 제어부(29)는 휴대 단말기(20)가 기본적으로 보유한 하드웨어인 프로세서 칩(Processor Chip)과, 그 칩에 의해 처리되는 소프트웨어인 어플리케이션(Application)으로 구현되는 구성을 기능적으로 지시한 것일 수 있다. 여기서, 어플리케이션은 컴퓨터에 의해 해석되어 그 지정된 일련의 명령들을 처리할 수 있는 프로그램 언어로 기록된 소프트웨어이다.
이 경우, 영상처리부(31)는 그러한 어플리케이션의 한 종류로서 본 발명의 구현을 위해 설치되어 프로세서 칩에 의해 수행되는 프로그램 또는 복수 개의 프로그램 집합체일 수 있다.
구체적으로 영상처리부(31)는 엘이디 조명(27)로 하여금 피사체(10)를 촬영하기 위한 광을 조사하도록 제어한 다음, 카메라부(21)가 생성한 영상을 표시부(미도시)를 통해 표시한다. 본 발명의 영상처리부(31)가 통상의 카메라 촬영 어플리케이션과 다른 점들 중에서 하나는, 카메라부(21)가 실제 영상을 캡쳐하는 순간이 아니더라도 엘이디 조명(27)을 점등시킨다는 점이다.
<동작 설명>
영상처리부(31)는 사용자의 제어에 따라 피사체(10)에 대한 근접 촬영을 위하여 엘이디 조명(27)이 점등되도록 제어하고, 카메라부(21)로 하여금 디지털 영상을 생성하도록 제어한다.
엘이디 조명(27)에서 출사된 광은 입사면(111)을 통해 라이트 가이드(110)로 입사된 후, 라이트 가이드(110) 내부에서 반사 또는 굴절되면서 조명광-출사부(230)의 출사면(113)을 통해 제1 관통홀(133-1) 쪽으로 출사된다. 피사체(10)는 제1 관통홀(133-1)에 접촉된 상태이므로 출사면(113)에서 출사된 광은 피사체(10)를 조명하고, 그에 따라 피사체(10)에서 반사/굴절된 광(영상)이 다시 접사렌즈(101)로 입사된다. 접사렌즈(101)를 통과한 영상은 카메라부(21)로 입사되어 이미지 센서(25)에 결상된다. 이미지 센서(25)에 결상된 영상은 표시부(미도시)를 통해 표시된다.
이러한 과정에서, 입사면(111)을 통해 입사된 광은 라이트 가이드(110) 외부로 배출되지 않고 출사면(113)을 통해서만 출사되어 피사체(10)를 충분히 조명할 수 있게 된다. 외장 광학모듈(100)이 밀폐된 경통 구조이므로, 외부의 자연광이나 실내 조명 등이 외장 광학모듈(100) 내부로 입사되지 않아서, 피사체(10)에서 접사렌즈(101)로 입사된 영상을 흐르게 하거나 간섭하지 않는다. 나아가, 접사렌즈(101)도 별도의 경통(137) 내에 위치하므로 출사면(113)에서 출사된 광이 접사렌즈(101)로 직접 입사되지 않게 되어, 접사렌즈(101)로 입사되는 영상을 흐리게 하거나 간섭하지 않는다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

Claims (14)

  1. 동일한 외면에 엘이디 조명과 카메라부를 구비한 휴대 단말기의 상기 외면에 장착되는 외장 광학모듈로서,
    상기 카메라부의 광축 상에 수직하게 배치되어 상기 카메라부가 가지는 최단 촬영거리를 줄이는 접사렌즈;
    상기 엘이디 조명에서 출사되는 광을 입력받아 상기 접사렌즈의 외주에 마련된 출사면을 통해 상기 광축방향으로 출사하여 전방의 피사체를 조명하는 투명한 소재의 라이트 가이드; 및
    상면에 상기 출사면보다 크거나 같은 면적의 제1 관통홀이 형성되고 내부공간부에 상기 접사렌즈와 라이트 가이드를 수용하며, 상기 휴대 단말기의 외면에 장착되는 하우징을 포함하고,
    상기 라이트 가이드는,
    상기 엘이디 조명의 상부에 마련되고 상기 엘이디 조명에서 출사되는 광을 입력받는 입사면이 하면에 형성된 평판 형상의 투명한 조명광-입사부;
    상기 접사렌즈의 외주에 마련되고 상기 조명광-입사부로부터 이송된 광을 상면에 형성된 상기 출사면을 통해 출사하는 평판 형상의 투명한 조명광-출사부; 및
    상기 입사면과 출사면을 제외한 상기 라이트 가이드의 외면을 덮어 상기 조명광-입사부와 조명광-출사부 내부의 광이 외부로 유출되지 않도록 하는 반사판를 구비하며,
    상기 입사면은 복수 개의 그루브가 나란하게 배치된 형상으로 성형되어 상기 엘이디 조명에서 출사되는 광이 외부로 반사되는 비율을 줄이고 상기 조명광-입사부로 반사 또는 굴절시키며, 상기 복수 개의 그루브가 상기 카메라부와 엘이디 조명을 잇는 가상의 중심선을 따라 길이방향으로 길게 배치됨으로써 상기 카메라부와 엘이디 조명 사이의 거리가 서로 다른 휴대 단말기에 적용할 수 있는 것을 특징으로 하는 외장 광학모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은,
    상기 출사면을 통해 출사된 광으로 상기 피사체를 조명하고 상기 피사체에 대한 영상이 상기 접사렌즈로 입사되기 위한 상기 제1 관통홀이 상기 광축에 수직한 하우징 상면에 형성되고,
    상기 하우징 상면의 높이는, 상기 피사체가 상기 제1 관통홀에 접촉한 경우의 피사체 확대 배율을 기준으로 정하는 것을 특징으로 하는 외장 광학모듈.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 조명광-입사부와 조명광-출사부가 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 외장 광학모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 조명광-입사부는,
    상기 입사면에 마주하는 상기 조명광-입사부의 상면이 상기 조명광-출사부를 향해 경사지게 형성됨으로써, 상기 입사면을 통해 입사된 광을 상기 조명광-출사부 쪽으로 이송하는 것을 특징으로 하는 외장 광학모듈.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 조명광-입사부는,
    상기 조명광-입사부의 상면에 연장된 측면 중 적어도 하나가 상기 조명광-출사부를 향해 경사지게 형성됨으로써, 상기 입사면을 통해 입사된 광을 상기 조명광-출사부 쪽으로 이송하는 것을 특징으로 하는 외장 광학모듈.
  7. 삭제
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  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 조명광-출사부의 출사면은 출사되는 광이 내부로 다시 반사되지 않고 외부로 출사되도록 하기 위하여 요철면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 외장 광학모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 출사면에 부착되어 상기 출사면에서 출사되는 광을 고르게 하는 확산판을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 외장 광학모듈.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 휴대 단말기의 외면에 장착 및 탈착 가능한 것을 특징으로 하는 외장 광학모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 하우징 내부에 구비된 자석을 더 포함하여, 상기 하우징이 상기 휴대 단말기의 외면에 부착된 금속 플레이트에 장착되는 것을 특징으로 하는 외장 광학모듈.
  14. 동일한 외면에 카메라부와 엘이디 조명을 구비하는 휴대 단말기와, 상기 휴대 단말기의 외면에 장착되는 상기 제1항, 제2항, 제4항 내지 제6항, 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 기재된 외장 광학모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 근접촬영장치.
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