KR101870088B1 - 카메라모듈 예비 능동정렬 방법 - Google Patents

카메라모듈 예비 능동정렬 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 카메라모듈 예비 능동정렬 장치와 방법, 그리고 카메라모듈 조립 방법에 관한 것으로서, 렌즈 배럴과 홀더를 구비하는 렌즈모듈, 및 이미지센서를 구비하는 패키지를 포함하여 이루어지는 카메라모듈을 예비 능동정렬하는 장치에 있어서, 상기 홀더가 안착되는 홀더 안착부; 상기 렌즈 배럴을 상하로 이동시켜 상기 홀더에 대한 상기 렌즈 배럴의 삽입 깊이를 조정하는 조정부; 상기 렌즈 배럴의 상부에 위치하는 기준 이미지부; 상기 렌즈 배럴을 통한 상기 기준 이미지부의 영상을 촬상하는 촬상부; 및 상기 조정부와 상기 촬상부를 제어하고 상기 촬상부에서 촬상한 영상을 분석하여, 상기 홀더에 대한 상기 렌즈 배럴의 삽입 깊이를 정하는 제어부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 의하여, 카메라모듈의 조립을 보다 용이하게 할 수 있으며, 불량이 있는 렌즈모듈을 카메라모듈의 조립 초기에 배제할 수 있다.

Description

카메라모듈 예비 능동정렬 방법{Camera module pre-active aligning method}
본 발명은 카메라모듈 예비 능동정렬 장치와 방법, 그리고 카메라모듈 조립 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 카메라모듈의 구성 일부를 예비적으로 정렬하여 카메라모듈을 보다 용이하게 조립하는 것이 가능한 카메라모듈 예비 능동정렬 장치와 방법, 그리고 카메라모듈 조립 방법에 관한 것이다.
최근에 널리 사용되는 스마트폰, 태블릿 피씨 및 노트북 등에는 대부분 카메라모듈이 내장되어 있다.
카메라모듈은 간략하게 피씨비(PCB, 인쇄회로기판)와 이미지센서 등으로 이루어지는 패키지에 렌즈가 내장된 렌즈모듈을 부착함으로써 제작되는데, 이미지센서와 렌즈의 정렬 상태는 카메라모듈의 성능에 크게 영향을 미치므로 패키지와 렌즈모듈의 조립시 이미지센서와 렌즈를 정확하게 정렬해줄 필요가 있다.
등록번호 제10-1450906호의 '카메라 모듈 조립 장치 및 방법'은 카메라모듈을 조립하는 것과 관련된 종래기술 중의 하나이다.
상기 종래기술에 의한 카메라모듈 조립 방법은, 이미지 센서부의 상단에 구비되는 거리 측정 모듈에 의해 상기 이미지 센서부의 거리를 측정하는 단계, 상기 이미지 센서부의 틀어짐을 조정하는 단계, 상기 이미지 센서부의 상단에 렌즈 모듈을 위치시키는 단계, 상기 렌즈 모듈을 통한 광축을 측정하는 단계, 상기 렌즈 모듈을 통한 광축의 틀어짐을 조정하는 단계; 및 상기 렌즈 모듈을 장착하는 단계를 포함하여 이루어진다.
한편, 상기 렌즈 모듈이 다수 개의 렌즈를 구비하는 렌즈 배럴과 상기 다수 개의 렌즈들을 구동시키는 홀더로 이루어지는데, 렌즈 배럴이 홀더에 대하여 정렬되거나 하지 않고 단순히 결합되기 때문에 렌즈 모듈을 이미지 센서부(패키지)에 대하여 정렬하는 과정이 복잡하고, 렌즈 배럴과 홀더의 결합 상태에 따라서 렌즈 모듈과 이미지 센서부의 정렬이 불가능한 경우가 발생하기도 한다.
KR 10-1450906 B1
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 카메라모듈의 렌즈모듈을 예비적으로 정렬하여 카메라모듈의 조립을 보다 용이하게 할 수 있는 카메라모듈 예비 능동정렬 장치와 방법, 그리고 카메라모듈 조립 방법을 제공함에 있다.
또한, 불량이 있는 렌즈모듈을 카메라모듈의 조립 초기에 배제할 수 있어 카메라모듈 조립의 효율성을 높일 수 있는 카메라모듈 예비 능동정렬 장치와 방법, 그리고 카메라모듈 조립 방법을 제공하고자 한다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 렌즈 배럴과 홀더를 구비하는 렌즈모듈, 및 이미지센서를 구비하는 패키지를 포함하여 이루어지는 카메라모듈을 예비 능동정렬하는 장치에 있어서, 상기 홀더가 안착되는 홀더 안착부; 상기 렌즈 배럴을 상하로 이동시켜 상기 홀더에 대한 상기 렌즈 배럴의 삽입 깊이를 조정하는 조정부; 상기 렌즈 배럴의 상부에 위치하는 기준 이미지부; 상기 렌즈 배럴을 통한 상기 기준 이미지부의 영상을 촬상하는 촬상부; 및 상기 조정부와 상기 촬상부를 제어하고 상기 촬상부에서 촬상한 영상을 분석하여, 상기 홀더에 대한 상기 렌즈 배럴의 삽입 깊이를 정하는 제어부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 카메라모듈 예비 능동정렬 장치에 의해 달성된다.
상기 기준 이미지부는 균일한 평행광을 방사하는 광원으로 이루어질 수 있다.
상기 기준 이미지부는 기준 도형이 그려진 챠트로 이루어질 수 있다.
상기 홀더 안착부에 대하여 상기 촬상부를 일정 위치에 고정하는 지그를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 홀더에 대하여 상기 렌즈 배럴의 위치를 고정하기 위한 접착제를 도포하는 디스펜서와 도포된 상기 접착제에 자외선을 조사하는 자외선 조사기를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 카메라모듈 예비 능동정렬 장치를 이용하여 카메라모듈을 예비 능동정렬하는 방법에 있어서, 상기 홀더 안착부에 상기 홀더를 안착시키고, 상기 조정부로 상기 렌즈 배럴을 파지하는 부품 로딩 단계; 상기 조정부로 상기 렌즈 배럴을 상하로 이동시키면서 상기 촬상부로 상기 렌즈 배럴을 통한 상기 기준 이미지부의 영상을 촬상하여, 상기 홀더에 대한 상기 렌즈 배럴의 삽입 깊이를 조정하는 상하 정렬 단계; 및 상기 홀더에 대하여 상기 렌즈 배럴이 일정한 삽입 깊이를 가지도록 고정하는 고정 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 카메라모듈 예비 능동정렬 방법이 제공된다.
상기 상하 정렬 단계에서는, 상기 조정부로 상기 렌즈 배럴을 일정 거리 이동시킬 때마다 상기 촬상부로 상기 렌즈 배럴을 통한 상기 기준 이미지부의 영상을 촬상하고, 상기 기준 이미지부가 가장 선명하게 촬상된 영상을 찾는 것을 특징으로 한다.
상기 상하 정렬 단계는, 상기 조정부로 상기 렌즈 배럴을 일정 거리 이동시키는 이동 단계; 상기 촬상부로 상기 렌즈 배럴을 통한 상기 기준 이미지부의 영상을 촬상하는 촬상 단계; 상기 기준 이미지부 영상의 명도를 분석하는 명도 분석 단계; 일정 명도를 기준으로 상기 기준 이미지부 영상을 이진화하는 영상 이진화 단계; 이진화된 상기 기준 이미지부 영상에 나타난 도형의 크기를 측정하는 도형 분석 단계; 및 이진화된 상기 기준 이미지부 영상에 나타난 도형의 크기가 일정치 미만인 경우 상기 상하 정렬 단계를 종료하고, 이진화된 상기 기준 이미지부 영상에 나타난 도형의 크기가 일정치 이상인 경우 상기 이동 단계부터 다시 진행하는 종료 판단 단계;를 포함할 수 있다.
상기 기준 이미지부가 일정치 이상 선명하게 촬상되지 않는 경우, 상기 홀더 안착부에서 상기 홀더를 제거하고 상기 조정부에서 상기 렌즈 배럴을 제거한 후, 상기 부품 로딩 단계부터 다시 진행하는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 렌즈 배럴과 홀더를 구비하는 렌즈모듈, 및 이미지센서를 구비하는 패키지를 포함하여 이루어지는 카메라모듈을 조립하는 방법에 있어서, 상기 렌즈 배럴을 상하로 이동시키면서 상기 홀더에 대한 상기 렌즈 배럴의 삽입 깊이를 결정하는 예비 능동정렬 단계; 및 상기 렌즈모듈의 위치나 각도를 변화시키면서 상기 이미지센서로 상기 렌즈 배럴을 통한 영상을 촬상하여, 상기 패키지에 대한 상기 렌즈모듈의 위치와 각도를 정렬하는 능동정렬 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 카메라모듈 조립 방법이 제공된다.
상기 예비 능동정렬 단계에서는, 상기 렌즈 배럴을 통한 영상을 촬상하여, 상기 홀더에 대한 상기 렌즈 배럴의 삽입 깊이를 광학적으로 결정하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 카메라모듈을 구성하는 렌즈모듈의 렌즈 배럴과 홀더를 예비적으로 정렬하여 렌즈모듈과 패키지의 조립 과정을 보다 신속하고 용이하게 진행할 수 있다.
또한, 렌즈 배럴과 홀더를 정렬하는 과정에서 렌즈 배럴이나 홀더가 불량한 것을 확인하는 것이 가능하여, 불량한 렌즈모듈이 만들어지는 것을 방지하고 불량한 부품을 조립 과정의 초기에 제거하여 카메라모듈 조립의 효율성을 높여줄 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 카메라모듈 예비 능동정렬 장치의 개략적인 구성도,
도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 카메라모듈 예비 능동정렬 장치의 개략적인 구성도,
도 3은 본 발명에 의한 카메라모듈 예비 능동정렬 방법에 관한 순서도,
도 4는 상기 카메라모듈 예비 능동정렬 방법의 상하 정렬 단계에 관한 순서도,
도 5는 상기 상하 정렬 단계에 관한 설명도,
도 6은 본 발명에 의한 카메라모듈 조립 방법에 관한 순서도이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참고하여 자세하게 설명하도록 한다.
본 발명은 카메라모듈 예비 능동정렬 장치와 방법, 그리고 카메라모듈 조립 방법에 관한 것이다. 본 발명의 대상이 되는 카메라모듈은 크게 렌즈모듈과 패키지로 이루어지며, 상기 렌즈모듈은 다수 개의 렌즈가 내장된 렌즈 배럴(H1)과 상기 렌즈 배럴(H1)을 감싸며 렌즈를 구동시키는 홀더(H2)를 구비하고, 상기 패키지는 이미지센서와 피씨비(PCB; Printed Circuit Board) 등을 구비한다.
본 발명에 의한 카메라모듈 예비 능동정렬 장치(1)는 카메라모듈 중에서도 렌즈모듈의 구성부재, 즉 렌즈 배럴(H1)과 홀더(H2)를 정렬 및 고정하는 장치이며, 본 발명에 의한 카메라모듈 예비 능동정렬 방법은 상기 카메라모듈 예비 능동정렬 장치를 이용하여 카메라모듈의 렌즈 배럴(H1)과 홀더(H2)를 정렬하는 방법에 관한 것이다. 그리고 카메라모듈 조립 방법은 렌즈모듈을 패키지의 이미지센서와 정렬하는 방법에 관한 것이다.
도 1에는 본 발명에 의한 카메라모듈 예비 능동정렬 장치(1)의 개략적인 구성도가 도시되어 있다.
본 발명에 의한 카메라모듈 예비 능동정렬 장치(1)는, 홀더 안착부(10), 조정부(20), 기준 이미지부(30), 촬상부(40) 및 제어부(50)를 포함하여 이루어진다.
홀더 안착부(10)는 상기 홀더(H2)를 장치의 일정한 위치에 고정하는 역할을 한다. 상기 홀더 안착부(10)에는 홀더(H2)가 삽입될 수 있는 홈 또는 홀더(H2)를 파지하는 파지수단이 구비된다. 홀더(H2)는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 중심축이 세워진 상태로 홀더 안착부(10)에 고정된다.
조정부(20)는 상기 홀더(H2)를 기준으로 상기 렌즈 배럴(H1)을 상하로 이동시켜 홀더(H2)에 대한 렌즈 배럴(H1)의 삽입 깊이를 조정하는 역할을 한다. 상기 조정부(20)는 렌즈 배럴(H1)을 파지할 수 있는 파지 수단을 구비한다. 상기 렌즈 배럴(H1)과 홀더(H2)가 접착제에 의해 서로 접합되는 구조를 가지는 경우 상기 조정부(20)는 렌즈 배럴(H1)을 상하로만 이동시키고, 렌즈 배럴(H1)과 홀더(H2)가 나사 결합에 의해 서로 접합되는 구조를 가지는 경우 상기 조정부(20)는 렌즈 배럴(H1)을 회전시켜 상하로 이동시킨다.
기준 이미지부(30)는 렌즈 배럴(H1)의 상부에 위치하여 렌즈 배럴(H1)의 하부 위치에서 렌즈 배럴(H1)을 통해 기준 이미지부(30)를 볼 수 있다.
촬상부(40)는 홀더(H2)의 하부에 위치하여 홀더(H2)에 삽입된 렌즈 배럴(H1)을 통해 기준 이미지부(30)의 영상을 촬상한다. 촬상부(40)는 렌즈모듈과 패키지가 조립되었을 때 이미지센서가 놓이는 위치에서 기준 이미지부(30)를 촬상하여야 한다.
그리고 제어부(50)는 상기 조정부(20)가 렌즈 배럴(H1)을 파지하여 상하로 이동하도록 제어하고, 렌즈 배럴(H1)이 상하 상에서 일정 거리씩 이동할 때마다 촬상부(40)가 렌즈 배럴(H1)을 통해 기준 이미지부(30)의 영상을 촬상하도록 제어한다. 또한, 촬상부(40)에서 촬상한 기준 이미지부(30)의 영상들을 분석하여 가장 선명하게 촬상된 영상을 선택한다. 선택된 영상이 촬상된 렌즈 배럴(H1)의 위치가 홀더(H2)에 대한 렌즈 배럴(H1)의 정렬 완료 위치가 된다.
홀더(H2)와 렌즈 배럴(H1)이 정렬되었다는 것은, 보다 정확하게는 렌즈모듈과 패키지가 조립되었을 때 이미지센서가 놓이는 위치에 위치하는 촬상부(40)와 렌즈 배럴(H1)이 광학적으로 정렬되었다는 것을 의미한다.
이러한 본 발명의 카메라모듈 예비 능동정렬 장치(1)를 통해 렌즈모듈의 렌즈 배럴(H1)과 홀더(H2)를 광학적으로 정렬하면 렌즈모듈과 패키지를 조립할 때 패키지의 이미지센서에 대하여 렌즈모듈을 보다 신속하고 용이하게 정렬하는 것이 가능하다.
이뿐만 아니라, 렌즈 배럴(H1)과 홀더(H2)를 정렬하는 과정에서 광학적 정렬이 불가능한 경우, 즉 기준 이미지부(30)의 영상들 중 선명한 영상을 찾을 수 없는 경우에는 렌즈모듈에 불량이 있다는 것이므로, 이러한 렌즈모듈을 카메라모듈 조립 과정의 초기에 제거하여 카메라모듈 조립의 효율성을 높여줄 수 있다.
그리고 렌즈모듈의 홀더(H2) 하단부에 패키지의 이미지센서가 정확하게 결합할 수 있는 수단, 예를 들어 이미지센서와 맞물리는 홈을 형성하는 경우에는 렌즈 배럴(H1)과 홀더(H2)를 광학적으로 정렬하는 것으로 카메라모듈 구성 부재들의 정렬을 완료할 수 있다. 즉, 렌즈모듈을 패키지에 결합시키는 작업이 곧 패키지의 이미지센서에 대한 렌즈모듈의 전후 좌우 위치의 광학적 정렬 작업이 되기 때문에, 렌즈 배럴(H1)과 홀더(H2)를 조립하면서 홀더(H2)에 대한 렌즈 배럴(H1)의 상하 위치를 광학적으로 정렬한 후에는 이미지센서로 추가의 촬상 작업을 하지 않고 단순히 렌즈모듈과 패키지를 결합시키면 된다.
상기 기준 이미지부(30)는 균일한 평행광을 방사하는 광원으로 이루어질 수 있다.
상기했던 바와 같이 제어부(50)에서는 기준 이미지부(30) 영상의 선명한 정도를 통해 렌즈 배럴(H1)과 홀더(H2)가 정렬되었는지 확인하므로, 단순한 형태의 촬상 대상물로도 렌즈 배럴(H1)과 홀더(H2)가 정렬되었다는 것을 확인할 수 있다.
기준 이미지부(30)가 광원인 경우 촬상 대상물이 흰색으로 촬상되어 촬상 대상물과 배경을 구분할 수 있으며, 균일한 평행광은 번짐이 없어 그 자체가 매우 선명하기 때문에 촬상 대상물과 배경을 확실하게 구분하는 것이 가능하다.
렌즈 배럴(H1)과 홀더(H2)가 정렬되었을 때 촬상된 기준 이미지가 선명하게, 즉 평행광의 크기가 작게 나타나므로, 평행광의 크기를 측정하여 평행광이 가장 작게 나타난 때의 렌즈 배럴(H1) 위치가 홀더(H2)에 대해 렌즈 배럴(H1)이 정렬된 위치라는 것을 확인할 수 있다.
기준 이미지부(30)로는 기준 도형이 그려진 챠트(미도시)가 사용될 수도 있다.
상기 챠트에는 예를 들어 기준 도형으로서 원이 그려질 수 있으며, 기준 도형과 챠트 배경의 구분이 확실하도록 기준 도형은 검정색으로 채워져 도시되고 배경은 흰색인 것이 바람직하다.
기준 이미지부(30)가 챠트인 경우에도, 촬상된 챠트의 영상에서 기준 도형의 크기를 측정하고 기준 도형의 크기가 가장 작게 나타낸 때의 렌즈 배럴(H1) 위치를 확인함으로써 홀더(H2)에 대해 렌즈 배럴(H1)을 정렬시킬 수 있다.
상기 촬상부(40)로는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 마스터센서(P1)가 사용될 수 있다.
마스터센서(P1)는 카메라모듈을 구성하는 패키지의 이미지센서와 거의 동일한 크기와 성능을 가지는 촬상 수단으로서, 이러한 마스터센서를 촬상부(40)로 사용하는 경우 카메라모듈이 실제 사용되는 조건과 거의 동일한 조건에서 렌즈 배럴(H1)과 홀더(H2)를 정렬할 수 있으므로 정렬의 정확성을 높일 수 있다.
또한, 렌즈모듈의 홀더(H2) 하단부에 마스터센서와 정확하게 결합할 수 있는 수단이 구비되는 경우에는 렌즈 배럴(H1)과 홀더(H2)의 정렬 작업 전에 홀더(H2)와 마스터센서를 별도로 정렬해줄 필요가 없고, 렌즈 배럴(H1)과 홀더(H2)를 보다 정확하게 정렬하는 것이 가능하다.
상기 촬상부(40)로는 일반적인 산업용 카메라(41)가 사용될 수도 있다. 도 2에는 촬상부(40)로서 산업용 카메라(41)가 사용된 카메라모듈 예비 능동정렬 장치(1)가 도시되어 있다.
촬상부(40)로 산업용 카메라(41)를 사용하는 경우, 렌즈 배럴(H1)과 홀더(H2)의 정렬 작업 전에 홀더(H2)와 산업용 카메라(41)를 정렬해줄 필요가 있다.
홀더(H2)와 산업용 카메라(41)를 매번 정렬해야 하는 번거로움을 피하기 위해 본 발명에 의한 카메라모듈 예비 능동정렬 장치(1)는 지그(60)를 더 포함할 수 있다.
상기 지그(60)는 홀더(H2)가 안착되는 홀더 안착부(10)에 대하여 산업용 카메라(41)를 일정 위치에 고정시키는 역할을 하여, 상기 홀더 안착부(10)에 홀더(H2)를 단순히 안착시키는 것을 통해 홀더(H2)와 산업용 카메라(41)가 정렬되도록 한다.
본 발명에 의한 카메라모듈 예비 능동정렬 장치(1)는 디스펜서(미도시)를 더 포함할 수 있다.
상기했던 바와 같이 렌즈 배럴(H1)과 홀더(H2)는 정렬된 후 접착제 또는 나사 결합에 의해 서로 고정되는데, 상기 디스펜서는 접착제에 의해 렌즈 배럴(H1)과 홀더(H2)가 고정되는 경우에 사용된다.
즉, 상기 디스펜서는 접착제를 도포하는 역할을 한다.
디스펜서에 의한 접착제의 도포는 렌즈 배럴(H1)과 홀더(H2)의 정렬 작업 전에 도포될 수도 있고, 정렬 작업이 완료된 후에 도포될 수도 있다.
본 발명에 의한 카메라모듈 예비 능동정렬 장치(1)는 디스펜서와 함께 자외선 조사기(미도시)를 포함하는 것이 바람직하다.
자외선 조사기는 도포된 접착제에 자외선을 조사함으로써 접착제를 신속하게 경화시킬 수 있다.
이하에서는 상기한 본 발명의 카메라모듈 예비 능동정렬 장치를 이용하여 카메라모듈을 예비 능동정렬하는 방법에 대하여 설명한다.
본 발명에 의한 카메라모듈 예비 능동정렬 방법은 기본적으로 부품 로딩 단계(S110), 상하 정렬 단계(S120) 및 고정 단계(S130)를 포함한다. 도 3에는 본 발명에 의한 카메라모듈 예비 능동정렬 방법에 관한 순서도가 도시되어 있다.
부품 로딩 단계(S110)에서는 상기 홀더 안착부(10)에 홀더(H2)를 안착시키고 상기 조정부(20)로 렌즈 배럴(H1)을 파지하여, 홀더(H2)와 렌즈 배럴(H1)이 일직선상에 놓여지도록 한다. 홀더(H2)와 렌즈 배럴(H1)이 일직선상에 위치하면 렌즈 배럴(H1)을 상하로 이동시킴으로써 홀더(H2)에 렌즈 배럴(H1)을 삽입할 수 있는 상태가 된다.
상하 정렬 단계(S120)에서는 조정부(20)를 상하로 이동시켜 조정부(20)에 파지된 렌즈 배럴(H1)을 상하로 이동시키면서 홀더(H2)에 대한 렌즈 배럴(H1)의 삽입 깊이를 조정하여 홀더(H2)에 대해 렌즈 배럴(H1)을 광학적으로 정렬한다. 홀더(H2)와 렌즈 배럴(H1)이 광학적으로 정렬된 것은 촬상부(40)로 렌즈 배럴(H1)을 통한 기준 이미지부(30)의 영상을 촬상함으로써 확인할 수 있다. 즉, 렌즈 배럴(H1)을 통한 기준 이미지부(30)의 영상이 선명하게 촬상된 경우 홀더(H2)와 렌즈 배럴(H1)이 광학적으로 정렬되었다는 것을 알 수 있다.
고정 단계(S130)에서는 홀더(H2)에 대하여 렌즈 배럴(H1)이 일정한 삽입 깊이를 가지도록 고정한다. 이에 따라, 홀더(H2)와 렌즈 배럴(H1)이 광학적으로 정렬된 상태가 유지될 수 있다.
상기 상하 정렬 단계(S120)에서는, 조정부(20)로 렌즈 배럴(H1)을 일정 거리 이동시킬 때마다 촬상부(40)로 렌즈 배럴(H1)을 통한 기준 이미지부(30)의 영상을 촬상하는 것이 바람직하다.
렌즈 배럴(H1)과 홀더(H2)가 광학적으로 정렬되는 위치를 찾는 경우, 한 기준 이미지부 영상의 선명한 정도를 파악하여 렌즈 배럴(H1)과 홀더(H2)의 광학적 정렬 위치를 유추할 수도 있지만, 렌즈 배럴(H1)이 이동하는 경로의 여러 위치에서 기준 이미지부(30)의 영상을 촬상하여 가장 선명하게 촬상된 기준 이미지부(30)의 영상을 찾는 것이 렌즈 배럴(H1)과 홀더(H2)가 광학적으로 정렬되었다는 것을 가장 확실하게 확인할 수 있는 방법이다.
상기 상하 정렬 단계(S120)는 보다 구체적으로, 이동 단계(S121), 촬상 단계(S122), 명도 분석 단계(S123), 영상 이진화 단계(S124), 도형 분석 단계(S125) 및 종료 판단 단계(S126)를 포함하여 이루어진다. 도 4에는 이러한 상하 정렬 단계(S120)에 관한 순서도가 도시되어 있다.
이동 단계(S121)에서는 조정부(20)로 렌즈 배럴(H1)을 일정 거리 이동시켜 홀더(H2)에 대해 렌즈 배럴(H1)이 일정 깊이 삽입된 상태가 되도록, 즉 렌즈 배럴(H1)과 촬상부(40)가 일정한 거리를 가지는 상태가 되도록 한다.
촬상 단계(S122)에서는 촬상부(40)로 렌즈 배럴(H1)을 통한 기준 이미지부(30)의 영상을 촬상한다. 도 5의 (a)에는 촬상된 기준 이미지부의 영상(I1)이 도시되어 있다. 도 5의 (a)는 기준 이미지부(30)가 광원인 경우의 영상이며, 렌즈 배럴(H1)과 홀더(H2)가 정렬되지 않아 기준 이미지부(30)가 선명하지 않게 촬상된 것을 볼 수 있다.
명도 분석 단계(S123)에서는 기준 이미지부 영상의 각 픽셀별 명도를 분석하고, 영상 이진화 단계(S124)에서는 일정 명도를 기준으로 기준 이미지부(30)의 영상을 이진화한다. 기준 이미지부(30)의 영상(I1)을 이진화한 영상(I2)에서는 일정 명도 미만의 픽셀은 검정색으로 변환되고 일정 명도 이상의 픽셀은 흰색으로 변화되어 도 5의 (b)에 도시되어 있는 바와 같이 기준 이미지부(30)의 가장자리를 보다 확실하게 인식할 수 있는 도형이 나타나게 된다.
도형 분석 단계(S125)에서는 이진화된 기준 이미지부 영상에 나타난 도형의 크기를 측정한다. 예시적으로 기준 이미지부(30)가 광원인 경우의 영상인 도 5에서는 기준 이미지부(30)가 흰색의 원으로 표현되며, 도형 분석 단계(S125)에서 원의 지름을 측정한다. 기준 이미지부(30)가 챠트인 경우에는 도형이 검정색으로 표현될 것이다.
종료 판단 단계(S126)에서는 상기 도형의 크기에 따라 렌즈 배럴(H1)과 홀더(H2)의 정렬 작업을 계속해서 진행하거나 종료한다. 도형의 크기가 일정치 미만인 경우, 즉 렌즈 배럴(H1)과 홀더(H2)가 광학적으로 정렬되어 기준 이미지부(30)가 선명하게 촬상된 경우에는 상하 정렬 단계(S120)를 종료한다. 그리고 도형의 크기가 일정치 이상인 경우, 즉 렌즈 배럴(H1)과 홀더(H2)가 광학적으로 정렬되지 않아 기준 이미지부(30)가 흐릿하게 촬상된 경우에는 상기 이동 단계(S121)부터 다시 진행하여 최초 위치와 다른 위치에서 렌즈 배럴(H1)을 통한 기준 이미지부(30)의 영상이 선명하게 촬상되는지 확인한다. 이진화된 기준 이미지부(30)의 영상에 나타난 도형의 크기가 일정치 이상인 경우, 도형의 크기가 일정치 미만으로 촬상될 때까지 이동 단계(S121) 내지 종료 판단 단계(S126)를 반복한다.
렌즈 배럴(H1)이 이동하는 경로의 모든 위치에서 기준 이미지부(30)를 촬상하고 이진화된 기준 이미지부(30)의 영상에 나타난 도형이 가장 작게 나타날 때를 찾는 방법으로 렌즈 배럴(H1)과 홀더(H2)가 광학적으로 정렬되는 위치를 확인할 수도 있으나, 렌즈 배럴(H1)과 홀더(H2)가 광학적으로 정렬되었을 때 기준 이미지부(30)의 영상에 나타나게 되는 도형의 크기를 미리 분석하여 제어부(50)에 기억시키고, 기억된 크기와 도형의 크기가 매칭되는 기준 이미지부(30)의 촬상 위치를 찾는 것이 정렬의 신속성을 향상시키는 측면에서 유리하다.
렌즈 배럴(H1)이나 홀더(H2)에 불량이 있는 경우 상하 정렬 단계(S120)를 진행하더라도 렌즈 배럴(H1)과 홀더(H2)가 광학적으로 정렬이 되지 않을 수 있고, 기준 이미지부(30)가 일정치 이상으로 선명하게 촬상되지 않는 것으로 렌즈 배럴(H1)이나 홀더(H2)의 불량을 확인할 수 있다.
따라서, 기준 이미지부(30)가 일정치 이상 선명하게 촬상되지 않는 경우, 홀더 안착부(10)에서 홀더(H2)를 제거하고 조정부(20)에서 렌즈 배럴(H1)을 제거한 후, 새로운 홀더(H2)와 렌즈 배럴(H1)을 이용해 부품 로딩 단계(S110)부터 다시 진행한다.
이에 따라, 불량이 있는 렌즈모듈이 만들어지게 되는 것을 방지하고, 결과적으로 불량이 있는 카메라모듈이 만들어지게 되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 의한 카메라모듈 조립 방법은, 예비 능동정렬 단계(S100)와 능동정렬 단계(S200)를 포함하여 이루어진다. 도 6에는 본 발명에 의한 카메라모듈 조립 방법에 관한 순서도가 도시되어 있다.
예비 능동정렬 단계(S100)에서는 렌즈 배럴(H1)을 상하로 이동시키면서 홀더(H2)에 대한 렌즈 배럴(H1)의 삽입 깊이를 결정하며, 능동정렬 단계(S200)에서는 렌즈모듈의 위치나 각도를 변화시키면서 이미지센서로 렌즈 배럴(H1)을 통한 영상을 촬상하여 패키지에 대한 렌즈모듈의 위치와 각도를 정렬한다.
이처럼 본 발명에 의한 카메라모듈 조립 방법에서는 예비 능동정렬 단계(S100)에서 렌즈 배럴(H1)과 홀더(H2)가 어느 정도 정렬되기 때문에 능동정렬 단계(S200)를 용이하게 진행할 수 있다.
상기 예비 능동정렬 단계(S100)에서는, 단지 홀더(H2)에 대한 렌즈 배럴(H1)의 삽입 깊이를 일정하게 하는 방법으로 홀더(H2)와 렌즈 배럴(H1)을 정렬할 수도 있으나, 상기 카메라모듈 예비 능동정렬 방법에서와 같이 렌즈 배럴(H1)을 통한 영상을 촬상하여 홀더(H2)와 렌즈 배럴(H1)이 정렬된 것을 광학적으로 확인하면서 홀더(H2)에 대한 렌즈 배럴(H1)의 삽입 깊이를 광학적으로 결정하는 것이 바람직하다.
이 경우, 예비 능동정렬 단계(S100)에서 렌즈모듈의 렌즈 배럴(H1)과 패키지의 이미지센서가 상하 상에서 광학적으로 미리 정렬되므로, 능동정렬 단계(S200)에서는 패키지에 대하여 렌즈모듈의 광학적 상하 정렬 작업을 할 필요가 없어 렌즈모듈과 패키지의 정렬 작업을 보다 용이하게 진행하는 것이 가능하다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
1 : 카메라모듈 예비 능동정렬 장치
10 : 홀더 안착부 20 : 조정부
30 : 기준 이미지부 40 : 촬상부
41 : 산업용 카메라 50 : 제어부
60 : 지그
H1 : 렌즈 배럴 H2 : 홀더
P1 : 마스터센서
S100 : 예비 능동정렬 단계 S200 : 능동정렬 단계
S110 : 부품 로딩 단계 S120 : 상하 정렬 단계
S130 : 고정 단계
S121 : 이동 단계 S122 : 촬상 단계
S123 : 명도 분석 단계 S124 : 영상 이진화 단계
S125 : 도형 분석 단계 S126 : 종료 판단 단계

Claims (11)

  1. 삭제
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  6. 렌즈 배럴과 홀더를 구비하는 렌즈모듈, 및 이미지센서를 구비하는 패키지를 포함하여 이루어지는 카메라모듈을 예비 능동정렬하는 장치로서, 상기 홀더가 안착되는 홀더 안착부; 상기 렌즈 배럴을 상하로 이동시켜 상기 홀더에 대한 상기 렌즈 배럴의 삽입 깊이를 조정하는 조정부; 상기 렌즈 배럴의 상부에 위치하는 기준 이미지부; 상기 렌즈 배럴을 통한 상기 기준 이미지부의 영상을 촬상하는 촬상부; 및 상기 조정부와 상기 촬상부를 제어하고 상기 촬상부에서 촬상한 상기 기준 이미지부의 영상을 분석하여, 상기 홀더에 대한 상기 렌즈 배럴의 삽입 깊이를 정하는 제어부;를 포함하여 이루어지는 카메라모듈 예비 능동정렬 장치를 이용하여 카메라모듈을 예비 능동정렬하는 방법에 있어서,
    상기 홀더 안착부에 상기 홀더를 안착시키고, 상기 조정부로 상기 렌즈 배럴을 파지하는 부품 로딩 단계;
    상기 조정부로 상기 렌즈 배럴을 상하로 이동시키면서 상기 촬상부로 상기 렌즈 배럴을 통한 상기 기준 이미지부의 영상을 촬상하여, 상기 홀더에 대한 상기 렌즈 배럴의 삽입 깊이를 조정하는 상하 정렬 단계; 및
    상기 홀더에 대하여 상기 렌즈 배럴이 일정한 삽입 깊이를 가지도록 고정하는 고정 단계;를 포함하여 이루어지되,
    상기 상하 정렬 단계는,
    상기 조정부로 상기 렌즈 배럴을 일정 거리 이동시키는 이동 단계;
    상기 촬상부로 상기 렌즈 배럴을 통한 상기 기준 이미지부의 영상을 촬상하는 촬상 단계;
    상기 기준 이미지부 영상의 명도를 분석하는 명도 분석 단계;
    일정 명도를 기준으로 상기 기준 이미지부 영상을 이진화하는 영상 이진화 단계;
    이진화된 상기 기준 이미지부 영상에 나타난 도형의 크기를 측정하는 도형 분석 단계; 및
    이진화된 상기 기준 이미지부 영상에 나타난 도형의 크기가 일정치 미만인 경우 상기 상하 정렬 단계를 종료하고, 이진화된 상기 기준 이미지부 영상에 나타난 도형의 크기가 일정치 이상인 경우 상기 이동 단계부터 다시 진행하는 종료 판단 단계;를 포함하여, 상기 기준 이미지부가 가장 선명하게 촬상된 영상을 찾는 것을 특징으로 하는 카메라모듈 예비 능동정렬 방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제6항에 있어서,
    상기 기준 이미지부가 일정치 이상 선명하게 촬상되지 않는 경우,
    상기 홀더 안착부에서 상기 홀더를 제거하고 상기 조정부에서 상기 렌즈 배럴을 제거한 후, 상기 부품 로딩 단계부터 다시 진행하는 것을 특징으로 하는 카메라모듈 예비 능동정렬 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
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