KR101790518B1 - 적외선 광학 장치를 탑재한 전자 장치 및 적외선 광학 장치의 제어 방법 - Google Patents

적외선 광학 장치를 탑재한 전자 장치 및 적외선 광학 장치의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

적외선 광학 장치를 탑재한 전자 장치가 개시된다. 본 발명의 적외선 광학 장치를 탑재한 전자 장치는 적외선 대역의 빛을 방출하는 적외선 발광부, 상기 적외선 발광부가 방출하는 빛의 파장 대역의 빛을 감지하는 적외선 수광부, 상기 적외선 수광부가 발생한 신호를 처리하는 신호처리부, 가시광선 대역의 빛을 감지하는 이미지 센서, 렌즈 및 상기 렌즈를 광축 방향으로 이동시켜 초점을 맞추는 포커싱 모듈을 포함하는 카메라 모듈 및 선택된 동작 모드에 따라 상기 적외선 발광부, 상기 적외선 수광부 및 상기 카메라 모듈을 제어하는 제어부를 포함하고, 선택된 동작 모드가 홍채 인식 모드이면, 상기 적외선 발광부가 홍채에 빛을 조사하고, 상기 적외선 수광부가 상기 홍채에서 반사된 빛을 감지하여 상기 홍채의 이미지를 촬영하고, 선택된 동작 모드가 적외선 포커싱 모드이면, 상기 적외선 발광부가 상기 피사체에 빛을 조사하고, 상기 적외선 수광부가 상기 피사체에서 반사된 빛을 감지하고, 상기 신호처리부는 상기 피사체의 위치를 계산하고, 상기 계산한 결과에 따라 상기 포커싱 모듈이 동작한다.

Description

적외선 광학 장치를 탑재한 전자 장치 및 적외선 광학 장치의 제어 방법{ELECTRONIC DEVICE WITH INFRARED OPTICAL APPARATUS AND CONTROLLING METHOD OF INFRARED OPTICAL APPARATUS}
본 발명은 적외선 광학 장치를 탑재한 전자 장치 및 적외선 광학 장치의 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 홍채 인식용으로 사용되는 적외선 광학 장치가 탑재된 전자 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
스마트폰, 태블릿 컴퓨터 및 웨어러블 디바이스 등을 포함하는 최근의 스마트 디바이스는 보다 민감한 정보를 포함하고 있거나 보안이 요구되는 기능을 수행하는데 사용되고 있다. 따라서 이러한 스마트 디바이스에는 보다 높은 수준의 보안 수단이 채용되는 추세이다.
종래에는 비밀번호나 특정 모양의 패턴을 이용한 보안 수단이 사용되었으나, 최근에는 지문 인식을 이용한 보안 수단이 널리 보급되고 있다. 지문 등 사용자의 생체 신호를 이용한 보안 수단은 종래의 그것보다 보안성이 높다는 장점이 있다.
홍채 인식을 이용한 보안 수단은 지문보다 더 많고 복잡한 고유 패턴을 가지고 있다. 또한, 홍채의 패턴은 지문의 패턴보다 위조되기 어려워 보안성이 높다는 장점이 있다. 또한, 지문 인식은 지문의 표면을 센서면에 직접 접촉하는 방식이라 장갑을 착용하고 있거나 지문에 이물이 묻은 경우 인식이 불가하다는 단점이 있지만, 홍채 인식은 비접촉 방식으로 안경이나 콘택트 렌즈를 착용한 상태에서도 인식이 가능하다는 장점이 있다.
이러한 홍채 인식을 위해서는 통상적으로 적외선 발광부와 적외선 수광부가 탑재되어야 한다. 그러나 홍채 인식을 위해 이러한 별도의 장치를 탑재하는 것은 단가 인상 요인이고, 스마트 디바이스의 경박단소화를 저해하는 요인이어서 현재까지 홍채 인식을 이용한 보안 수단은 널리 사용되지 않고 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는, 홍채 인식을 위한 적외선 광학 장치를 이용하여 저조도 환경에서 카메라 모듈의 포커싱 기능을 보조할 수 있는 적외선 광학 장치를 탑재한 전자 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 홍채 인식을 위한 적외선 광학 장치를 이용하여 카메라 모듈의 포커싱 기능을 보조하면서 소비 전력을 최소화할 수 있는 적외선 광학 장치를 탑재한 전자 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 적외선 광학 장치를 탑재한 전자 장치는, 적외선 대역의 빛을 방출하는 적외선 발광부, 상기 적외선 발광부가 방출하는 빛의 파장 대역의 빛을 감지하는 적외선 수광부, 상기 적외선 수광부가 발생한 신호를 처리하는 신호처리부, 가시광선 대역의 빛을 감지하는 이미지 센서, 렌즈 및 상기 렌즈를 광축 방향으로 이동시켜 초점을 맞추는 포커싱 모듈을 포함하는 카메라 모듈 및 선택된 동작 모드에 따라 상기 적외선 발광부, 상기 적외선 수광부 및 상기 카메라 모듈을 제어하는 제어부를 포함하고, 선택된 동작 모드가 홍채 인식 모드이면, 상기 적외선 발광부가 홍채에 빛을 조사하고, 상기 적외선 수광부가 상기 홍채에서 반사된 빛을 감지하여 상기 홍채의 이미지를 촬영하고, 선택된 동작 모드가 적외선 포커싱 모드이면, 상기 적외선 발광부가 상기 피사체에 빛을 조사하고, 상기 적외선 수광부가 상기 피사체에서 반사된 빛을 감지하고, 상기 신호처리부는 상기 피사체의 위치를 계산하고, 상기 계산한 결과에 따라 상기 포커싱 모듈이 동작한다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 적외선 광학 장치의 제어 방법은, 제어부에서 동작 모드를 선택하고, 선택된 동작 모드가 홍채 인식 모드이면, 적외선 발광부에서 적외선 대역의 빛을 홍채에 조사하고, 적외선 수광부에서 상기 홍채에 반사된 빛을 감지하여 상기 홍채의 이미지를 촬영하고, 선택된 동작 모드가 적외선 포커싱 모드이면, 상기 적외선 발광부에서 적외선 대역의 빛을 피사체에 조사하고, 상기 적외선 수광부에서 상기 피사체에 반사된 빛을 감지하고, 신호처리부는 상기 피사체의 위치를 계산하고, 카메라 모듈의 포커싱 모듈은 상기 계산된 결과에 따라 동작한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 광학 장치를 탑재한 전자 장치는 홍채 인식을 위한 적외선 광학 장치를 이용하여 저조도 환경에서 카메라 모듈의 포커싱 기능을 보조할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 광학 장치를 탑재한 전자 장치는 홍채 인식을 위한 적외선 광학 장치를 이용하여 카메라 모듈의 포커싱 기능을 보조하면서 소비 전력을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 적외선 광학 장치가 탑재된 전자 장치의 외관을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 광학 장치 및 카메라 모듈의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 적외선 광학 장치와 카메라 모듈을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 적외선 광학 장치와 카메라 모듈이 홍채 인식 모드로 동작하는 것을 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 적외선 광학 장치와 카메라 모듈이 적외선 포커싱 모드로 동작하는 것을 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 적외선 광학 장치가 홍채 인식 모드로 동작하는 경우와 적외선 포커싱 모드로 동작하는 경우의 적외선 수광부의 활성화 영역을 모식적으로 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 적외선 광학 장치, 카메라 모듈 및 조도감지부의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 적외선 광학 장치, 카메라 모듈의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명하는데 있어서, 해당 분야에 이미 공지된 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명을 부가하는 것이 본 발명의 요지를 불분명하게 할 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명에서 이를 일부 생략하도록 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 실시예들을 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 해당 분야의 관련된 사람 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 첨부한 도 1 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 광학 장치를 탑재한 전자 장치에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 적외선 광학 장치가 탑재된 전자 장치의 외관을 개략적으로 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 전자 장치에 적외선 광학 장치(100)와 카메라 모듈(200)이 함께 탑재될 수 있다. 도 1에는 적외선 광학 장치(100)와 카메라 모듈(200)이 스마트폰에 탑재된 것이 도시되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 여기서 전자 장치는 예를 들어, 스마트폰 등을 포함하는 셀룰러 전화 단말기, 태블릿 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, PDA 장치, 미디어 플레이어, 내비게이션 장치, 게임 플레이 장치, 손목 등에 착용가능한 전자 장치, 헤드폰 장치, 핸즈프리 장치 등이 될 수 있다.
적외선 광학 장치(100)와 카메라 모듈(200)은 전자 장치의 전면 측에 설치될 수 있다. 전자 장치의 전면이란 통상적으로 사용자가 전자 장치를 사용할 때 사용자의 안면과 마주보게 되는 부분을 의미한다. 통상적으로 전자 장치의 전면에는 디스플레이 장치가 위치하게 된다. 도 1에 도시된 것과 같이, 적외선 광학 장치(100)와 카메라 모듈(200)은 구체적으로 디스플레이(20) 장치의 주변에 위치할 수 있다.
적외선 광학 장치(100)와 카메라 모듈(200)은 적어도 일부 부분이 외부로 노출되도록 설치될 수 있다. 외부로 노출된다는 것은 일부가 그대로 외부로 노출되는 것뿐만 아니라 특정 파장의 광이 투과할 수 있는 투광부로 덮여있어 광학적으로 노출되는 것을 포함한다. 구체적으로, 전자 장치의 전면을 통해 적외선 발광부(110), 적외선 수광부(120) 및 카메라 모듈(200)이 외부로 노출될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 광학 장치 및 카메라 모듈의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 2를 참조하여, 본 발명의 적외선 광학 장치(100) 및 카메라 모듈(200)에 대해서 설명하도록 한다.
적외선 광학 장치(100)는 적외선 발광부(110) 및 적외선 수광부(120)를 포함한다. 적외선 광학 장치(100)는 선택된 동작 모드에 따라 복수의 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 적외선 광학 장치(100)는 홍채 인식 모드에서 홍채 인식용으로 사용될 수 있고, 적외선 포커싱 모드에서 피사체의 위치 감지용으로 사용될 수도 있다. 동작 모드에 따른 적외선 광학 장치(100)의 동작에 관해서는 아래에서 상세하게 설명하도록 한다.
적외선 발광부(110)는 적외선 대역의 빛을 방출한다. 적외선 발광부(110)는 예를 들어 발광 다이오드(LED), 유기 발광다이오드(OLED), 또는 램프일 수 있다. 적외선 발광부(110)는 전력 공급부(111)로부터 전력을 공급받아 빛을 방출한다. 전력 공급부(111)는 적외선 발광부(110)에 공급하는 전력을 조절할 수 있고, 적외선 발광부(110)는 공급받는 전력에 따라 방출하는 빛의 파워가 조절될 수 있다.
적외선 수광부(120)는 외부에서 조사된 빛을 받아 전기 신호로 변환하는 복수의 촬상 소자가 배열된 이미지 센서일 수 있다. 여기서 촬상 소자는 포토 다이오드(PD: Photo Diode)일 수 있다. 적외선 수광부(120)를 이루는 복수의 픽셀들은 수직하는 두 방향 또는 대각 방향으로 인접하게 배열된 이미지 센서로 형성될 수 있다. 적외선 수광부(120)는 적외선 발광부(110)가 방출하는 빛의 파장 대역의 빛을 감지한다.
적외선 수광부(120)는 미리 정해진 특정 파장 대역의 빛을 선택적으로 수광할 수 있다. 이를 위해 상기 특정 파장 대역의 빛만 선택적으로 투과시키는 광학 필터(125)가 적외선 수광부(120) 상부에 위치할 수 있다. 적외선 수광부(120)는 적외선 발광부(110)가 방출하는 빛에 해당하는 파장 대역의 빛을 수광하는 것이 바람직하다. 따라서 광학 필터(125)는 적외선 파장 대역을 통과 대역으로 하는 광학 필터일 수 있다.
적외선 수광부(120)는 적외선 발광부(110)가 방출한 빛이 객체에 반사된 것을 감지하는 것이 주된 목적이나, 오로지 적외선 발광부(110)가 방출하여 반사된 빛만을 수광하는 것은 아니다. 적외선 수광부(120)는 적외선 발광부(110)가 방출한 빛과 이와 동일한 파장 대역을 가지는 다른 빛을 동시에 감자할 수 있다. 그러나 적외선 수광부(120)는 적외선 발광부(110)가 방출하여 반사된 빛을 주로 감지하는 것이 바람직하다.
적외선 수광부(120)의 상부에는 적외선 렌즈(123)가 위치할 수 있다. 적외선 렌즈(123)는 적외선 수광부(120)에 조사되는 광을 굴절시킨다. 적외선 렌즈(123)에 의해 적외선 수광부(120)에 조사되는 광은 굴절되어 집광될 수 있고, 적외선 수광부(120)에 초점이 맞춰질 수 있다.
적외선 발광부(110)와 적외선 수광부(120) 사이에는 차광벽(130)이 설치될 수 있다. 차광벽(130)은 적외선 발광부(110)에서 방출된 빛이 객체에 도달하지 않고 바로 적외선 수광부(120)로 유입되는 것을 방지하기 위한 구조물이다. 차광벽(130)은 적당한 높이로 형성되고, 차광성 수지재 등으로 형성되는 것이 바람직하다. 차광벽(130)은 예를 들어, 흑색 계열의 플라스틱 수지재로 형성될 수 있다.
신호처리부(300)는 적외선 수광부(120)가 빛을 수광하여 변환한 전기 신호를 수신하여 처리하는 소자이다. 신호처리부(300)는 수광부(200) 및 발광부(100)와 동일한 패키지로 형성될 수도 있고, 별도의 다른 패키지로 형성될 수도 있다. 신호처리부(300)는 홍채 인식 모드에서 촬영된 홍채 이미지를 분석하여 홍채의 고유 패턴을 분석할 수 있고, 적외선 포커싱 모드에서는 피사체의 위치를 계산할 수 있다.
카메라 모듈(200)은 피사체의 이미지를 촬상할 수 있는 촬상 장치이다. 카메라 모듈(200)은 가시광선 대역의 광을 감지하여 이미지를 촬상하는 통상의 카메라 모듈(200)일 수 있다. 여기서, 카메라 모듈(200)은 상술한 적외선 발광부(110) 및 적외선 수광부(120)와 동일한 방향으로 배치되어, 적외선 수광부(120)와 실질적으로 동일한 방향의 이미지를 촬영한다.
카메라 모듈(200)은 이미지 센서(210), 렌즈(220) 및 포커싱 모듈(230)을 포함한다. 이미지 센서(210)는 가시광선 대역의 빛을 감지하여 전기 신호로 변환하는 소자이다. 이미지 센서(210)에 가시광선 대역의 빛이 선택적으로 입사되게 하기 위해서 이미지 센서(210)의 상부에 광학 필터(215)가 배치될 수 있다. 광학 필터(215)는 적외선 컷오프 필터로 적외선 대역의 광을 차단하는 것일 수 있다. 이미지 센서(210)는 복수의 픽셀들로 구성된 소자일 수 있다.
렌즈(220)는 이미지 센서(210)에 조사되는 광을 굴절시킨다. 렌즈(220)에 의해 이미지 센서(210)에 조사되는 광이 굴절되어 집광될 수 있고, 이미지 센서(210)에 피사체의 초점이 맞춰질 수 있다.
렌즈(220)는 포커싱 모듈(230)에 결합되어 광축 방향으로 이동하며 초점을 맞출 수 있다. 카메라 모듈(200)이 촬영하려는 피사체의 위치에 따라 렌즈(220)의 광축 방향의 위치가 변경되며 초점이 맞춰질 수 있다. 포커싱 모듈(230)은 렌즈(220)가 설치된 렌즈 배럴(221)을 광축 방향으로 이동시킬 수 있는 액츄에이터일 수 있다. 포커싱 모듈(230)은 예를 들어, 보이스 코일 모터(Voice coil motor) 방식으로 구동되는 액츄에이터일 수 있다.
포커싱 모듈(230)은 다양한 방식으로 초점을 맞출 수 있다. 포커싱 모듈(230)은 이미지 센서(210)에서 감지된 피사체의 이미지 데이터에 따라 렌즈 배럴(221)을 이동시키는 것에 의해 초점을 맞출 수 있다. 구체적으로, 포커싱 모듈(230)은 위상차AF 방식, 콘트라스트AF 방식이 사용될 수 있다. 또한, 위상차AF 방식과 콘트라스트AF 방식을 혼합한 하이브리드AF 방식이 사용될 수도 있다. 또한, 이미지 센서(210)의 촬상소자 하나의 픽셀을 둘로 나눠 위상차 센서처럼 작동시키는 듀얼픽셀AF 방식이 사용될 수 도 있다.
상술한 포커싱 방식들은 비교적 정확한 포커싱이 가능하지만 조도가 낮아 피사체의 이미지가 정확하게 감지되지 못한 상태에서는 포커싱의 정확도가 떨어지는 문제가 있다. 종래에는 이러한 문제점을 해결하기 위해서 포커싱 단계에서 적색 등의 빛을 방출하여 조도를 확보하였으나 이러한 빛을 방출하는 것은 피사체가 사람인 경우 거부감을 줄 수 있고, 적목현상이 발생할 수 있고, 색상 왜곡이 발생할 수 있다는 단점이 있다. 따라서 이러한 경우, 동작 모드를 적외선 포커싱 모드로 선택하여 정확한 포커싱이 가능할 수 있다. 이에 대해서는 아래에서 더욱 상세하게 설명하도록 한다.
제어부(400)는 상술한 적외선 광학 장치(100) 및/또는 카메라 모듈(200)이 동작하는 모드를 선택하고 제어하는 소자이다. 제어부(400)는 적외선 광학 장치(100) 및 카메라 모듈(200)과 동일한 패키지로 형성될 수도 있고, 별도의 다른 패키지로 형성될 수도 있다. 제어부(400)는 스스로 동작 모드를 판단하거나 외부에서 동작 모드를 결정하는 입력 신호를 입력받아 판단한다. 제어부(400)는 판단한 동작 모드에 따라 적외선 광학 장치(100) 및/또는 카메라 모듈(200)의 동작을 제어할 수 있다. 제어부(400)가 적외선 광학 장치(100) 및/또는 카메라 모듈(200)의 동작을 제어하는 것은 아래에서 상세하게 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 적외선 광학 장치와 카메라 모듈을 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 4는 본 발명의 적외선 광학 장치와 카메라 모듈이 홍채 인식 모드로 동작하는 것을 나타낸 단면도이다. 도 5는 본 발명의 적외선 광학 장치와 카메라 모듈이 적외선 포커싱 모드로 동작하는 것을 나타낸 단면도이다.
도 3을 참조하면, 제어부(400)는 동작 모드를 판단할 수 있다. 제어부(400)가 판단하는 동작 모드는 홍채 인식 모드와 적외선 포커싱 모듈을 포함한다. 제어부(400)는 동작 모드를 직접 판단할 수도 있고 외부에서 선택 신호를 입력받아 판단할 수도 있다.
동작 모드는 다양한 기준에 의해 선택될 수 있다. 예를 들어, 전자 장치가 잠금 상태이고 전자 장치의 사용자가 잠금을 해제하려는 상태이면 동작 모드는 홍채 인식 모드가 선택될 수 있다. 또한, 전자 장치의 카메라 모듈(200)이 촬영 중이거나 촬영 준비 중이라면 동작 모드는 적외선 포커싱 모드가 선택될 수 있다. 또한, 경우에 따라서 전자 장치의 카메라 모듈(200)이 촬영 중이거나 촬영 준비 중이라고 하더라도 먼저 카메라 모듈(200)의 포커싱 모듈(230)을 동작시켜 초점을 맞추는 것을 시도하고 이것이 실패하거나 만족스럽지 않을 때는 적외선 포커싱 모드가 선택되어 포커싱을 보조할 수 있다. 여기서, 카메라 모듈(200)이 초점을 맞추는 것이 실패하거나 만족스럽지 않다는 것은 예를 들어, 이미지 센서가 획득한 이미지에서 충분한 콘트라스트가 감지되지 않거나 위상을 감지할 수 있는 명확한 이미지가 획득되지 않는 경우 등이 될 수 있다.
도 4를 참조하면, 적외선 광학 장치(100)는 홍채 인식 모드로 동작할 수 있다.
선택된 동작 모드가 홍채 인식 모드이면, 적외선 광학 장치(100)는 홍채의 이미지를 촬영한다. 구체적으로, 적외선 발광부(110)는 빛을 방출하여 홍채에 적외선 대역의 빛을 조사한다. 방출된 빛은 홍채에서 반사되어 적외선 수광부(120)에 입사한다. 적외선 수광부(120)는 입사된 빛을 감지하여 홍채의 이미지를 촬영한다. 신호처리부(300)는 촬영한 홍채의 이미지를 분석하여 홍채의 고유 패턴을 분석한다.
선택된 동작 모드가 홍채 인식 모드이면, 카메라 모듈(200)은 동작하지 않는 상태이거나 동작하는 경우 카메라 모듈(200) 자체의 포커싱 모듈(230)을 이용하여 초점을 맞추게 된다.
도 5를 참조하면, 적외선 광학 장치(100)는 적외선 포커싱 모드로 동작할 수 있다.
선택된 동작 모드가 적외선 포커싱 모드이면, 적외선 광학 장치(100)는 피사체의 위치를 감지한다. 구체적으로, 적외선 발광부(110)는 빛을 방출하여 피사체에 적외선 대역의 빛을 조사한다. 방출된 빛은 피사체에서 반사되어 적외선 수광부(120)에 입사한다. 적외선 수광부(120)는 입사된 빛을 감지한다. 신호처리부(300)는 적외선 수광부(120)가 감지한 데이터에 기반하여 피사체의 위치를 계산할 수 있다. 구체적으로, 신호처리부(300)는 피사체가 적외선 광학 장치(100) 및/또는 카메라 모듈(200)에서 떨어진 거리를 계산할 수 있다.
적외선 광학 장치(100)와 신호처리부(300)는 다양한 방법으로 피사체의 위치를 감지할 수 있다. 예를 들어, 적외선 발광부(110)에서 빛이 방출되어 피사체에서 반사되어 적외선 수광부(120)에 감지되는 시간을 측정하여 피사체의 위치를 계산할 수 있다. 또한, 적외선 발광부(110)에서 빛이 방출되어 피사체에서 반사되는 각도를 이용하여 피사체의 위치를 계산할 수 있다.
카메라 모듈(200)에서는 신호처리부(300)가 계산한 결과에 따라 포커싱 모듈(230)이 동작할 수 있다. 구체적으로, 신호처리부(300)가 계산한 위치에 피사체가 있는 경우 초점이 맞을 수 있도록 포커싱 모듈(230)이 조절되어 초점을 맞출 수 있다. 여기서 적외선 광학 장치(100)에 의한 포커싱 모듈(230)의 동작은 초점을 맞추는데 주된 방식으로 또는 보조적인 방식으로 사용될 수 있다.
상술한 적외선 포커싱 모드를 사용함에 따라 카메라 모듈(200)은 저조도 환경에서도 빠르고 정확하게 초점을 맞출 수 있다. 적외선 발광부(110)가 방출하는 빛은 인체의 눈에는 감지되지 않기 때문에 피사체가 사람인 경우에도 거부감이 발생하지 않는다. 또한, 카메라 모듈(200)은 적외선 컷오프 필터(215)를 내장하고 있어 적외선 발광부(110)가 방출하는 빛에 의해 이미지가 왜곡되지 않는다. 또한, 적외선 포커싱 모드를 위한 적외선 광학 장치(100)는 홍채 인식 모드와 겸용으로 사용될 수 있다는 장점이 있다.
도 6은 본 발명의 적외선 광학 장치가 홍채 인식 모드로 동작하는 경우와 적외선 포커싱 모드로 동작하는 경우의 적외선 수광부의 활성화 영역을 모식적으로 도시한 것이다.
도 6을 참조하면, 적외선 광학 장치(100)가 동작하는 동작 모드에 따라 적외선 수광부(120)의 활성화 영역(121)이 달라질 수 있다.
도 6(a)에 도시된 것과 같이, 적외선 수광부(120)는 복수의 픽셀들을 포함한다. 선택된 동작 모드가 홍채 인식 모드인 경우에는 복수의 픽셀들(121) 중 전부 또는 일부(121)가 활성화되어 빛을 감지한다. 여기서 전부 또는 일부의 픽셀들(121)이란 적외선 수광부(120)가 빛을 감지할 수 있는 모든 픽셀들 또는 수광부(120)가 통상적으로 빛을 감지하는데 사용되는 픽셀들일 수 있다. 홍채 인식 모드에서 홍채의 이미지를 촬영하고, 이로부터 홍채 고유의 패턴을 분석하기 위해서는 일정 수준 이상의 해상도를 가지는 홍채 이미지가 필요하다. 따라서 홍채 인식 모드에서는 적외선 포커싱 모드보다 상대적으로 많은 픽셀들이 활성화되어 빛을 감지한다.
도 6(b)에 도시된 것과 같이, 선택된 동작 모드가 적외선 포커싱 모드인 경우에는 홍채 인식 모드에서 활성화되는 픽셀들 중 일부(122)만 활성화되어 빛을 감지한다. 선택되지 않는 나머지 픽셀들은 비활성화된다. 필요한 일정 영역의 픽셀(122)만을 활성화시켜 적외선 수광부(120)가 소비하는 전력을 최소화할 수 있다.
구체적으로, 적외선 포커싱 모드에서는 홍채 인식 모드에서 활성화되는 픽셀들 중 일부의 연속되는 영역이 활성화되어 빛을 가지할 수 있다. 활성화되는 일부의 연속되는 영역은 적외선 수광부(120)의 중심 영역으로 피사체의 상이 주로 맺히는 부분에 해당한다. 초점을 맞추는데 주로 사용되는 픽셀들만 선택적으로 활성화하여 전력을 효율적으로 사용할 수 있다.
또한, 적외선 포커싱 모드에서는 홍채 인식 모드에서 활성화되는 픽셀들을 구간화(binning)하여 선택된 일부의 픽셀들만 활성화할 수 있다. 구체적으로, 홍채 인식 모드에서 활성화되는 픽셀들 중 일정한 간격으로 이격된 일부의 픽셀들만 활성화하는 것이다. 이러한 방식에 의해서 획득하는 이미지는 해상도는 홍채 인식 모드에서 획득하는 이미지보다 감소하지만 동일한 화각의 이미지를 획득할 수 있다. 이러한 상대적으로 저화소의 이미지로도 적외선 포커싱이 가능할 수 있다. 이러한 방식에 의해서 적외선 수광부(120)가 소비하는 전력을 최소화할 수 있다.
적외선 발광부(110)가 방출하는 빛의 파워도 선택된 동작 모드에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 적외선 발광부(110)는 적외선 포커싱 모드보다 홍채 인식 모드에서 더 높은 레벨의 빛을 방출할 수 있다. 이는 홍채 인식 모드에서는 정확한 홍채 이미지를 획득하기 위해 충분한 광량이 필요하기 때문이다. 반면에 적외선 포커싱 모드에서는 피사체의 위치만을 감지하면 되므로 홍채 인식 모드에서처럼 큰 레벨의 광량은 요구되지 않는다. 따라서 필요한 일정 레벨의 빛을 방출하여 적외선 발광부(110)가 소비하는 전력을 최소화할 수 있다. 적외선 발광부(110)가 빛을 방출하는 레벨은 적외선 발광부(110)에 전력을 공급하는 전력 공급부(111)에 의해 조절될 수 있다.
이하, 첨부한 도 7을 참조하여, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 적외선 광학 장치를 탑재한 전자 장치에 대해 설명한다. 설명의 편의성을 위해서 본 실시예를 설명하는데 있어서 도 1 내지 도 6을 참조하여 상술한 실시예와 다른 점을 중심으로 설명하도록 한다.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 적외선 광학 장치, 카메라 모듈 및 조도감지부의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 전자 장치는 조도감지부(500)를 더 포함할 수 있다. 조도감지부(500)는 전자 장치 주변의 조도를 측정할 수 있다. 조도감지부(500)가 측정한 조도가 미리 정해진 레벨 이하로 떨어지면 적외선 포커싱 모드가 선택될 수 있다.
카메라 모듈(200)의 포커싱 모듈(230)은 조도가 일정 수준 이하로 떨어지면 포커싱 정확도가 떨어질 수 있다. 예를 들어, 포커싱 모듈(230)이 콘스라스트AF 방식을 이용할 경우 저조도 상황에서는 피사체의 경계가 명확하게 감지되지 않을 수 있기 때문이다. 또한, 위상차AF 방식을 이용하는 경우에도 위상을 비교할 이미지가 명확하게 감지되지 않는 경우 포커싱 정확도가 떨어질 수 있다
따라서 주변의 조도가 일정 레벨 이하로 떨어지면 자동으로 적외선 포커싱 모드가 선택되어 카메라 모듈(200)의 포커싱을 보조할 수 있다. 이러한 방법에 의하면 카메라 모듈(200)의 포커싱 모듈(230)이 초점을 맞추는 것을 시도하여 실패한 이후에 적외선 포커싱 모드가 선택되는 것보다 신속하게 적외선 포커싱 모드가 선택되어 동작할 수 있다.
이하, 첨부한 도 8을 참조하여, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 적외선 광학 장치를 탑재한 전자 장치에 대해 설명한다. 설명의 편의성을 위해서 본 실시예를 설명하는데 있어서 도 1 내지 도 6을 참조하여 상술한 실시예와 다른 점을 중심으로 설명하도록 한다.
도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 적외선 광학 장치, 카메라 모듈의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 8을 참조하면 적외선 수광부(120)에는 카메라 모듈(200)의 포커싱 모듈(230)과 유사한 기능을 수행하는 적외선 포커싱 모듈(124)이 더 포함된다. 적외선 포커싱 모듈(124)은 적외선 렌즈(123)를 광축 방향으로 이동시켜 초점을 맞춘다. 적외선 포커싱 모듈(124)은 예를 들어, 보이스 코일 모터(Voice coil motor) 방식으로 구동되는 액츄에이터일수 있다.
적외선 포커싱 모듈(124)은 다양한 방식으로 초점을 맞출 수 있다. 적외선 포커싱 모듈(124)은 적외선 수광부(120)에서 감지된 홍채 또는 피사체의 이미지 데이터에 따라 적외선 렌즈(123)를 이동시키는 것에 의해 초점을 맞출 수 있다. 구체적으로, 적외선 포커싱 모듈(124)은 위상차AF 방식, 콘트라스트AF 방식이 사용될 수 있다. 또한, 위상차AF 방식과 콘트라스트AF 방식을 혼합한 하이브리드AF 방식이 사용될 수도 있다. 또한, 적외선 수광부(120)의 촬상소자 하나의 픽셀을 둘로 나눠 위상차 센서처럼 작동시키는 듀얼픽셀AF 방식이 사용될 수 도 있다.
선택된 동작 모드가 홍채 인식 모드인 경우, 적외선 포커싱 모듈(124)에 의해 홍채의 초점이 적외선 수광부(120)에 명확하게 맺히도록 적외선 렌즈(123)를 이동시킬 수 있다. 이에 따라 더욱 고품질의 홍채 이미지를 획득할 수 있다.
또한, 선택된 동작 모드가 적외선 포커싱 모드인 경우, 적외선 포커싱 모듈(124)에 의해 피사체의 초점이 적외선 수광부(120)에 맺히도록 적외선 렌즈(123)를 이동시킬 수 있다. 신호처리부(300)는 피사체의 초점이 맞춰진 상태에서 적외선 렌즈(123)의 광축 방향의 위치를 통해 피사체의 위치를 간접적으로 계산할 수 있다. 카메라 모듈(200)은 신호처리부(300)가 계산한 결과에 따라 포커싱 모듈(230)을 움직여서 초점을 맞출 수 있다.
이상, 본 발명의 적외선 광학 장치를 탑재한 전자 장치 및 적외선 광학 장치의 제어 방법의 실시예들에 대해 설명하였다. 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 관점에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 본 명세서의 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 적외선 광학 장치 110: 적외선 발광부
120: 적외선 수광부
200: 카메라 모듈 210: 이미지 센서
220: 렌즈 230: 포커싱 모듈
300: 신호처리부
400: 제어부 500: 조도감지부

Claims (12)

  1. 적외선 대역의 빛을 방출하는 적외선 발광부;
    상기 적외선 발광부가 방출하는 빛의 파장 대역의 빛을 감지하는 적외선 수광부;
    상기 적외선 수광부가 발생한 신호를 처리하는 신호처리부;
    가시광선 대역의 빛을 감지하는 이미지 센서, 렌즈 및 상기 렌즈를 광축 방향으로 이동시켜 초점을 맞추는 포커싱 모듈을 포함하는 카메라 모듈; 및
    선택된 동작 모드에 따라 상기 적외선 발광부, 상기 적외선 수광부 및 상기 카메라 모듈을 제어하는 제어부를 포함하고,
    선택된 동작 모드가 홍채 인식 모드이면, 상기 적외선 발광부가 홍채에 빛을 조사하고, 상기 적외선 수광부가 상기 홍채에서 반사된 빛을 감지하여 상기 홍채의 이미지를 촬영하고,
    선택된 동작 모드가 적외선 포커싱 모드이면, 상기 적외선 발광부가 피사체에 빛을 조사하고, 상기 적외선 수광부가 상기 피사체에서 반사된 빛을 감지하고, 상기 신호처리부는 상기 피사체의 위치를 계산하고, 상기 계산한 결과에 따라 상기 포커싱 모듈이 동작하고,
    상기 적외선 수광부는 복수의 픽셀들을 포함하고,
    선택된 동작 모드가 홍채 인식 모드이면, 상기 적외선 수광부는 복수의 픽셀들 중 전부 또는 일부가 활성화되어 상기 홍채에서 반사된 빛을 감지하고,
    선택된 동작 모드가 적외선 포커싱 모드이면, 상기 적외선 수광부는 상기 홍채 인식 모드에서 활성화되는 픽셀 중 일부가 활성화되어 상기 피사체에서 반사된 빛을 감지하는 적외선 광학 장치를 탑재한 전자 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    주변의 조도를 측정하는 조도감지부를 더 포함하고,
    상기 조도감지부가 측정한 조도가 미리 정해진 레벨 이하로 떨어지면 적외선 포커싱 모드가 선택되는 적외선 광학 장치를 탑재한 전자 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 카메라 모듈이 이미지 센서에서 감지된 상기 피사체의 이미지에 따라 상기 포커싱 모듈을 동작시켜 초점을 맞추는 것에 실패하면 적외선 포커싱 모드가 선택되는 적외선 광학 장치를 탑재한 전자 장치.
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 신호처리부는 상기 적외선 발광부에서 빛이 방출되어 상기 피사체에서 반사되어 상기 적외선 수광부에 감지되는 시간을 측정하여 상기 피사체의 위치를 계산하는 적외선 광학 장치를 탑재한 전자 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 적외선 수광부를 덮는 적외선 렌즈 및 상기 적외선 렌즈를 광축 방향으로 이동시켜 초점을 맞추는 적외선 포커싱 모듈을 더 포함하고,
    상기 신호처리부는 상기 적외선 수광부에서 감지된 상기 피사체의 이미지에 따라 상기 적외선 포커싱 모듈을 동작시켜 초점을 맞춰 상기 피사체의 위치를 계산하는 적외선 광학 장치를 탑재한 전자 장치.
  7. 제어부에서 동작 모드를 선택하고,
    선택된 동작 모드가 홍채 인식 모드이면, 적외선 발광부에서 적외선 대역의 빛을 홍채에 조사하고, 적외선 수광부에서 상기 홍채에 반사된 빛을 감지하여 상기 홍채의 이미지를 촬영하고,
    선택된 동작 모드가 적외선 포커싱 모드이면, 상기 적외선 발광부에서 적외선 대역의 빛을 피사체에 조사하고, 상기 적외선 수광부에서 상기 피사체에 반사된 빛을 감지하고, 신호처리부는 상기 피사체의 위치를 계산하고, 카메라 모듈의 포커싱 모듈은 상기 계산된 결과에 따라 동작하고,
    선택된 동작 모드가 홍채 인식 모드이면, 상기 적외선 수광부에서 복수의 픽셀이 활성화되어 빛을 감지하고,
    선택된 동작 모드가 적외선 포커싱 모드이면, 상기 적외선 수광부에서 상기 복수의 픽셀 중 일부만이 활성화되어 빛을 감지하는 적외선 광학 장치의 제어 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    조도감지부가 주변의 조도를 측정하여, 측정한 조도가 미리 정해진 레벨 이하이면,
    상기 제어부는 동작 모드를 적외선 포커싱 모드로 선택하는 적외선 광학 장치의 제어 방법.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 포커싱 모듈이 상기 카메라 모듈의 이미지 센서에 감지된 상기 피사체의 이미지에 따라 상기 포커싱 모듈을 동작시켜 초점을 맞추는 것에 실패하면,
    상기 제어부는 동작 모드를 적외선 포커싱 모드로 선택하는 적외선 광학 장치의 제어 방법.
  10. 삭제
  11. 제7 항에 있어서,
    상기 신호처리부는 상기 적외선 발광부에서 빛이 방출되어 상기 피사체에서 반사되어 상기 적외선 수광부에 감지되는 시간을 측정하여 상기 피사체의 위치를 계산하는 적외선 광학 장치의 제어 방법.
  12. 제7 항에 있어서,
    상기 신호처리부는 상기 적외선 수광부에서 감지된 상기 피사체의 이미지에 따라 적외선 포커싱 모듈을 동작시켜 초점을 맞춰 상기 피사체의 위치를 계산하는 적외선 광학 장치의 제어 방법.
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