KR101824081B1 - 액추에이터의 선형 구동이 가능한 자동초점 조절 카메라 모듈 및 자동초점 조절 카메라 모듈의 액추에이터 선형 구동방법 - Google Patents

액추에이터의 선형 구동이 가능한 자동초점 조절 카메라 모듈 및 자동초점 조절 카메라 모듈의 액추에이터 선형 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명인 액추에이터의 선형 구동이 가능한 자동초점 조절 카메라 모듈 및 자동초점 조절 카메라 모듈의 액추에이터 선형 구동방법의 일 실시예에 의하면, 카메라 모듈의 비선형 액추에이터가 비선형 특성 함수에 기반하여 선형 구동될 수 있으며, 액추에이터의 선형 구동을 통해 정확한 자동 초점 조절이 가능한 효과가 있다. 이를 위해 특히, 본 발명의 일 실시예는, 자동초점 조절 카메라 모듈에 있어서, 렌즈에 구동력을 전달하여 렌즈와 이미지 센서 사이의 초점 거리를 조절하는 액추에이터; 자동초점 알고리즘에 기반하여 구동력에 대응하는 선형 구동신호를 출력하는 구동신호 출력부; 선형 구동신호에 따른 액추에이터의 측정 구동거리에 기반하여 결정되는 비선형 특성 함수 정보가 저장된 함수 저장부; 및 저장된 비선형 특성 함수 정보에 기반하여 출력된 선형 구동신호를 액추에이터의 선형 구동거리에 대응하는 비선형 구동신호로 변환하는 구동신호 변환부;를 포함한다.

Description

액추에이터의 선형 구동이 가능한 자동초점 조절 카메라 모듈 및 자동초점 조절 카메라 모듈의 액추에이터 선형 구동방법{AUTO FOCUS CAMERA MODULE WITH ACTUATOR BEING CAPABLE OF MOVING LINEARLY AND LINEAR DRIVING METHOD FOR ACTUATOR THEREOF}
본 발명은 자동초점 조절 카메라 모듈에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 구동신호에 대해 비선형적으로 작동하는 액추에이터의 선형 구동을 가능하게 함으로써 자동초점 조절의 정확성을 기할 수 있는 액추에이터의 선형 구동이 가능한 자동초점 조절 카메라 모듈 및 자동초점 조절 카메라 모듈의 액추에이터 선형 구동방법에 관한 것이다.
카메라 모듈은 액추에이터의 선형성을 기반으로 자동 초점(Auto Focusing)을 위한 튜닝이 진행되지만 실제로 액추에이터는 구동은 구동신호에 대해 비선형적인 구동거리를 갖는다.
도 1은 종래 비선형 액추에이터의 구동상태를 나타낸 그래프이다. 여기서, 가로축은 구동신호의 증가 방향을 나타내고, 세로축은 액추에이터의 구동거리 증가 방향을 나타낸다. 도 1에 도시된 바와 같이, 비선형 액추에이터의 구동상태는 구동신호가 1, 2, 3...으로 일정하게 증가하거나 반대로 감소할 때, 이에 대응하는 액추에이터의 구동거리 변화는 그 폭이 일정하지 않다(A1≠B1).
따라서, 비선형 액추에이터에 대해 정확한 자동 초점 조절이 곤란한 문제점이 있으며, 결국 액추에이터의 정확한 구동거리 확보에 기한 정확한 초점 조절이 가능한 카메라 모듈의 필요성이 존재한다.
본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 안출된 것으로서, 본 발명은 카메라 모듈의 비선형 액추에이터가 선형 구동되도록 액추에이터의 선형 구동이 가능한 자동초점 조절 카메라 모듈 및 자동초점 조절 카메라 모듈의 액추에이터 선형 구동방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 카메라 모듈을 구성하는 비선형 액추에이터의 비선형 특성 함수에 기반하여 액추에이터의 선형 구동을 구현함으로써 정확한 자동 초점 조절이 가능하도록 선형 구동되도록 액추에이터의 선형 구동이 가능한 자동초점 조절 카메라 모듈 및 자동초점 조절 카메라 모듈의 액추에이터 선형 구동방법을 제공하고자 한다.
본 발명은, 자동초점 조절 카메라 모듈에 있어서, 렌즈에 구동력을 전달하여 렌즈와 이미지 센서 사이의 초점 거리를 조절하는 액추에이터; 자동초점 알고리즘에 기반하여 구동력에 대응하는 선형 구동신호를 출력하는 구동신호 출력부; 선형 구동신호에 따른 액추에이터의 측정 구동거리에 기반하여 결정되는 비선형 특성 함수 정보가 저장된 함수 저장부; 및 저장된 비선형 특성 함수 정보에 기반하여 출력된 선형 구동신호를 액추에이터의 선형 구동거리에 대응하는 비선형 구동신호로 변환하는 구동신호 변환부;를 포함하고, 액추에이터는 변환된 비선형 구동신호에 기반하여 선형 구동되는 것인 액추에이터의 선형 구동이 가능한 자동초점 조절 카메라 모듈을 제공한다.
이미지 센서는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 센서일 수 있다.
액추에이터는 VCM(Voice Coil Motor) 또는 MEMS(Micro-ElectroMechanical Systems) 액추에이터일 수 있다.
자동초점 알고리즘은 이미지 센서에서 수신한 피사체 영상의 프레임 별 콘트라스트 변화에 기반하여 초점 위치 정보를 획득하는 것일 수 있다.
선형 구동신호는 신호값의 단계별 변화가 일정한 구동신호임이 바람직하다.
비선형 구동신호는 액추에이터의 구동거리 단계별 변화가 일정하도록 하는 구동신호임이 바람직하다.
비선형 특성 함수 정보는 선형 구동신호에 대한 액추에이터의 측정 구동거리로 주어지는 이차함수 정보일 수 있다.
선형 구동신호 및 비선형 구동신호는 디지털 신호이고, 액추에이터의 선형 구동이 가능한 자동초점 조절 카메라 모듈은, 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하고 액추에이터에 전력을 공급하는 전력 공급부;를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명은 다른 카테고리로서, 자동초점 조절 카메라 모듈의 액추에이터 선형 구동방법에 있어서, 구동신호 출력부가 렌즈와 이미지 센서 사이의 초점 거리를 조절하는 자동초점 알고리즘에 기반하여 렌즈에 전달되는 액추에이터의 구동력에 대응하는 선형 구동신호를 출력하는 단계(S10); 구동신호 변환부가 출력된 선형 구동신호에 따른 액추에이터의 측정 구동거리에 기반하여 결정되는 비선형 특성 함수 정보를 읽어들여 출력된 선형 구동신호를 액추에이터의 선형 구동거리에 대응하는 비선형 구동신호로 변환하는 단계(S20); 및 액추에이터가 변환된 비선형 구동신호에 기반하여 선형 구동되는 단계(S30);를 포함하는 자동초점 조절 카메라 모듈의 액추에이터 선형 구동방법을 제공한다.
선형 구동신호 출력단계(S10)에서, 선형 구동신호는 신호값의 단계별 변화가 일정한 구동신호임이 바람직하다.
비선형 구동신호 변환단계(S20)에서, 비선형 구동신호는 액추에이터의 구동거리 단계별 변화가 일정하도록 하는 구동신호임이 바람직하다.
비선형 구동신호 변환단계(S20)에서, 비선형 특성 함수 정보는 선형 구동신호에 대한 액추에이터의 측정 구동거리로 주어지는 이차함수 정보일 수 있다.
또한, 본 발명은, 자동초점 조절 카메라 모듈의 액추에이터 선형 구동방법을 실행할 수 있는 컴퓨터 판독가능한 프로그램이 기록된 기록매체를 제공한다.
상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 의하면, 카메라 모듈의 비선형 액추에이터가 선형 구동될 수 있는 효과가 있다.
또한, 카메라 모듈을 구성하는 비선형 액추에이터의 비선형 특성 함수에 기반하여 액추에이터의 선형 구동을 구현함으로써 정확한 자동 초점 조절이 가능한 효과가 있다.
도 1은 종래 비선형 액추에이터의 구동상태를 나타낸 그래프,
도 2는 본 발명인 액추에이터의 선형 구동이 가능한 자동초점 조절 카메라 모듈 일 실시예 구성을 나타낸 구성도,
도 3은 본 발명인 액추에이터의 선형 구동이 가능한 자동초점 조절 카메라 모듈 일 실시예에 따른 비선형 구동신호의 개념을 설명하기 위해 나타낸 그래프,
도 4는 본 발명인 액추에이터의 선형 구동이 가능한 자동초점 조절 카메라 모듈 일 실시예에 따른 변환된 비선형 구동신호의 크기를 나타낸 그래프,
도 5는 본 발명인 자동초점 조절 카메라 모듈의 액추에이터 선형 구동방법의 일 실시예를 순차적으로 나타낸 순서도이다.
<자동초점 조절 카메라 모듈>
도 2는 본 발명인 액추에이터의 선형 구동이 가능한 자동초점 조절 카메라 모듈 일 실시예 구성을 나타낸 구성도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예는 구동신호 출력부(10), 함수 저장부(20), 구동신호 변환부(30), 액추에이터(40) 및 전력 공급부(50)를 포함하여 구성된다.
본 실시예는 구동신호 출력부(10)가 선형 구동신호를 출력하면, 함수 저장부(20)에 저장된 비선형 특성 함수에 기반하여 구동신호 변환부(30)가 선형 구동신호를 액추에이터(40)의 선형 구동에 대응하는 비선형 구동신호로 변환하고, 변환된 비선형 구동신호에 의해 액추에이터(40)는 선형 구동을 하도록 작용한다. 이때, 비선형 구동신호는 디지털 신호이므로 전력 공급부(50)가 아날로그 신호로 변환하여 액추에이터(40)에 공급하게 된다.
이하, 도 2를 참조하여 본 실시예 구성에 대해 상술한다.
액추에이터(40)는 렌즈에 구동력을 전달하여 렌즈와 이미지 센서 사이의 초점 거리를 조절하는 역할을 한다. 이러한 액추에이터(40)는 VCM(Voice Coil Motor) 또는 MEMS(Micro-ElectroMechanical Systems) 액추에이터일 수 있으며, 전기적 신호를 수신하여 렌즈에 구동력을 전달할 수 있는 수단은 모두 이에 포함될 수 있다. 이러한 액추에이터(40)의 경우 구동에 있어 선형적 모델을 사용하고 실제로 MEMS 액추에이터의 경우 선형성이 뛰어나지만, 엄밀하게는 구동신호에 대해 구동거리가 비선형적인 비선형 액추에이터이다. 아울러, 본 실시예에서 사용될 수 있는 이미지 센서는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 센서일 수 있다.
구동신호 출력부(10)는 자동초점 알고리즘에 기반하여 구동력에 대응하는 선형 구동신호를 출력하는 역할을 한다. 여기서, 선형 구동신호라 함은 구동력에 따른 구동거리와 무관하게 구동신호 자체의 단계별 세기가 일정하게 증가 또는 감소함을 의미한다. 따라서, 비선형 액추에이터는 선형 구동신호가 인가되더라도 비선형 구동거리로 구동된다.
그리고, 선형 구동신호의 기반인 자동초점 알고리즘(AF algorithm)은 일반적인 자동초점 알고리즘이 사용될 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서에서 수신한 피사체 영상의 프레임 별 콘트라스트 변화를 비교하여 높은 쪽으로 이동하는 곳으로 초점 위치를 형성하는 알고리즘 등이 사용될 수 있다.
함수 저장부(20)는 선형 구동신호에 따른 액추에이터(40)의 측정 구동거리에 기반하여 결정되는 비선형 특성 함수 정보를 저장하는 역할을 한다. 즉, 개별 카메라 모듈의 액추에이터(40)의 비선형 특성을 측정하여 함수화하는 방식인데, 이러한 비선형 모델은 이차 함수로 근사시킬 수 있으며, 이차함수의 각 계수들을 회귀분석으로 결정할 수 있으며, 저장되는 메모리 양을 줄이기 위해 이차함수의 각 계수들만 저장하고 하기의 구동신호 변환부(30)를 통해 즉각적인 연산이 수행될 수 있도록 한다.
구동신호 변환부(30)는 저장된 비선형 특성 함수 정보에 기반하여 출력된 선형 구동신호를 액추에이터(40)의 선형 구동거리에 대응하는 비선형 구동신호로 변환하는 역할을 한다. 상술하였듯이, 비선형 특성 함수 정보는 이차함수의 각 계수형태로 미리 함수 저장부(20)에 저장되어 있으므로, 구동신호 변환부(30)는 이러한 계수를 불러들여 액추에이터(40)의 선형 구동거리에 대응하는 비선형 구동신호를 연산하여 변환하게 된다. 이러한 구동신호 변환부(30)는 카메라 모듈 내의 마이크로 프로세서에 프로그램화된 이차함수 연산으로 구현될 수 있다.
전력 공급부(50)는 디지털 신호인 변형된 비선형 구동신호를 아날로그 신호로 변환하여 액추에이터(40)에 공급하며, 또한 드라이버 IC 내에 구현되어 액추에이터(40)를 실제로 구동시킬 수 있는 전력을 제공하는 역할도 하게 된다.
도 3은 본 발명인 액추에이터의 선형 구동이 가능한 자동초점 조절 카메라 모듈 일 실시예에 따른 비선형 구동신호의 개념을 설명하기 위해 나타낸 그래프이고, 도 4는 본 발명인 액추에이터의 선형 구동이 가능한 자동초점 조절 카메라 모듈 일 실시예에 따른 변환된 비선형 구동신호의 크기를 나타낸 그래프이다. 도 3의 그래프는 가로축이 구동신호이고 세로축이 액추에이터의 구동거리이다. 그리고, 도 4의 그래프는 가로축이 선형 구동신호이며 세로축이 비선형 구동신호이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 실제로 단계별 일정 구동거리를 갖도록 하는 구동신호는 A2, B2, C2와 같이 비선형성을 갖는다. 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 가로축의 일정 폭을 갖는 선형 구동신호는 세로축의 비선형 변화 폭을 보이는 비선형 구동신호로 변환되어야 하며, 본 실시예에서는 상술한 구동신호 변환부(30)가 이를 수행한다.
<자동초점 조절 카메라 모듈의 액추에이터 선형 구동방법>
도 5는 본 발명인 자동초점 조절 카메라 모듈의 액추에이터 선형 구동방법의 일 실시예를 순차적으로 나타낸 순서도이다. 도 5를 참조하면, 우선, 구동신호 출력부(10)가 렌즈와 이미지 센서 사이의 초점 거리를 조절하는 자동초점 알고리즘에 기반하여 렌즈에 전달되는 액추에이터(40)의 구동력에 대응하는 선형 구동신호를 출력한다(S10).
다음, 구동신호 변환부(30)가 출력된 선형 구동신호에 따른 액추에이터(40)의 측정 구동거리에 기반하여 결정되는 비선형 특성 함수 정보를 읽어들여 출력된 선형 구동신호를 액추에이터(40)의 선형 구동거리에 대응하는 비선형 구동신호로 변환한다(S20).
마지막으로, 액추에이터(40)가 변환된 비선형 구동신호에 기반하여 선형 구동됨으로써(S30), 자동초점 조절 카메라 모듈의 액추에이터 선형 구동방법의 일 실시예가 수행될 수 있다.
선형 구동신호 출력단계(S10)에서, 선형 구동신호는 신호값의 단계별 변화가 일정한 구동신호이다.
비선형 구동신호 변환단계(S20)에서, 비선형 구동신호는 액추에이터(40)의 구동거리 단계별 변화가 일정하도록 하는 구동신호이다. 또한, 비선형 특성 함수 정보는 선형 구동신호에 대한 액추에이터(40)의 측정 구동거리로 주어지는 이차함수 정보로서 회귀분석에 의해 근사된 이차함수 계수를 미리 저장하여 사용한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기의 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 구동신호 출력부
20: 함수 저장부
30: 구동신호 변환부
40: 액추에이터
50: 전력 공급부

Claims (13)

  1. 렌즈에 구동력을 전달하여 상기 렌즈와 이미지 센서 사이의 초점 거리를 조절하고, 선형 구동신호에 대해 비선형 구동거리를 갖는 액추에이터;
    자동초점 알고리즘에 기반하여 선형 구동신호를 출력하는 구동신호 출력부;
    상기 선형 구동신호에 따른 상기 액추에이터의 측정 구동거리에 기반하여 결정되는 비선형 특성 함수 정보가 저장된 함수 저장부; 및
    상기 저장된 비선형 특성 함수 정보에 기반하여, 구동신호 출력부에서 출력된 선형 구동신호를 비선형 구동신호로 변환하는 구동신호 변환부;를 포함하고,
    상기 선형 구동신호는 신호값의 단계별 변화가 일정한 구동신호이고,
    상기 비선형 구동신호는 신호값의 단계별 변화가 서로 상이한 구동신호이며,
    상기 비선형 구동신호는 상기 액추에이터의 구동거리 단계별 변화가 일정하도록 하여 상기 액추에이터가 선형 구동거리를 갖도록 하고,
    상기 액추에이터는 상기 비선형 구동신호에 기반하여 선형 구동되며,
    상기 비선형 특성 함수 정보는 액추에이터의 비선형 특성을 측정하여 이차 함수로 근사시키되, 이차함수의 각 계수들을 회귀분석하여 결정되는 것인 액추에이터의 선형 구동이 가능한 자동초점 조절 카메라 모듈.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 이미지 센서는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 센서인 액추에이터의 선형 구동이 가능한 자동초점 조절 카메라 모듈.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 액추에이터는 VCM 또는 MEMS 액추에이터인 액추에이터의 선형 구동이 가능한 자동초점 조절 카메라 모듈.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 자동초점 알고리즘은 상기 이미지 센서에서 수신한 피사체 영상의 프레임 별 콘트라스트 변화에 기반하여 초점 위치 정보를 획득하는 것인 액추에이터의 선형 구동이 가능한 자동초점 조절 카메라 모듈.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 선형 구동신호 및 상기 비선형 구동신호는 디지털 신호이고,
    상기 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하고 상기 액추에이터에 전력을 공급하는 전력 공급부;를 더 포함하는 액추에이터의 선형 구동이 가능한 자동초점 조절 카메라 모듈.
  9. 구동신호 출력부가 렌즈와 이미지 센서 사이의 초점 거리를 조절하는 자동초점 알고리즘에 기반하여 상기 렌즈에 전달되는 액추에이터의 구동력에 대응하는 선형 구동신호를 출력하는 단계(S10);
    구동신호 변환부가 상기 출력된 선형 구동신호에 따른 상기 액추에이터의 측정 구동거리에 기반하여 결정되는 비선형 특성 함수 정보를 읽어들여 상기 출력된 선형 구동신호를 비선형 구동신호로 변환하는 단계(S20); 및
    상기 액추에이터가 상기 비선형 구동신호에 기반하여 선형 구동되는 단계(S30);를 포함하고,
    상기 액추에이터는 선형 구동신호에 대해 비선형 구동거리를 갖고,
    상기 선형 구동신호는 신호값의 단계별 변화가 일정한 구동신호이고,
    상기 비선형 구동신호는 신호값의 단계별 변화가 서로 상이한 구동신호이며,
    상기 비선형 구동신호는 상기 액추에이터의 구동거리 단계별 변화가 일정하도록 하여 상기 액추에이터가 선형 구동거리를 갖도록 하되,
    상기 비선형 특성 함수 정보는 액추에이터의 비선형 특성을 측정하여 이차 함수로 근사시키되, 이차함수의 각 계수들을 회귀분석하여 결정되는 자동초점 조절 카메라 모듈의 액추에이터 선형 구동방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 비선형 구동신호 변환단계(S20)에서,
    상기 비선형 특성 함수 정보는 상기 선형 구동신호에 대한 상기 액추에이터의 측정 구동거리로 주어지는 이차함수 정보인 자동초점 조절 카메라 모듈의 액추에이터 선형 구동방법.
  13. 제 9항 및 제 12항 중 어느 하나의 액추에이터 선형 구동방법을 실행할 수 있는 컴퓨터 판독가능한 프로그램이 기록된 기록매체.
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