KR102162212B1 - 카메라모듈 및 오토포커싱 제어방법 - Google Patents

카메라모듈 및 오토포커싱 제어방법 Download PDF

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Abstract

카메라모듈 및 오토포커싱 제어방법이 개시된다. 본 발명의 일실시예의 AF 제어방법은, 구동부의 파라미터를 확인하여, 렌즈의 중심이 디포커싱된 정도를 판단하여, 렌즈의 중심을 이동할 수 있다.

Description

카메라모듈 및 오토포커싱 제어방법{CAMERA MODULE AND METHOD FOR CONTROLLING AUTO FOCUSING}
본 발명은 카메라모듈 및 오토포커싱 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 카메라모듈은 광학 영상을 전기적 신호로 변환하는 반도체 소자를 말한다. 이러한 카메라모듈에서는 오토포커싱(Auto Focusing; AF) 제어방식이 크게 위상차 검출방식과 콘트라스트 검출방식으로 나뉜다.
위상차 검출방식은 피촬영대상까지의 거리를 측정하고 그 거리를 이용하여 상황에 필요한 초점으로 렌즈를 움직이는 방식이고, 콘트라스트 검출방식은 핀이 맞지 않는 부분은 콘트라스트(명암비)가 높아지는 특성을 이용하여 초점을 맞추는 방식이다. 콘트라스트 검출방식에서는 렌즈가 움직이면서 초점이 맞으면 렌즈의 움직임이 멈추고 포커싱된다.
도 1은 종래의 위상차 검출방식을 설명하기 위한 카메라모듈의 AF 화소의 구성도로서, 렌즈(10), 마이크로렌즈(20) 및 광전변환부(Photo Diode; PD)(30)로 구성되는 카메라모듈의 AF 화소의 구성을 나타낸 것이다.
이와 같이 구성된 화소에서, 렌즈(10)의 좌측부분(Qa)으로부터의 광속(Ta)이 마이크로렌즈(20)를 통과하여 제2AF화소(30b)의 광전변환부(30)에 수광됨과 동시에, 렌즈(10)의 우측부분(Qb)으로부터의 광속(Tb)이 마이크로렌즈(20)를 통과하여 제1AF화소(30a)의 광전변환부(30)에 수광된다.
이하에서는, 제1AF화소(30a)에 의해 얻어지는 수광데이터를 A계열 데이터라고 하고, 제2AF화소(30b)에 의해 얻어지는 수광데이터를 B계열 데이터라 하여, A계열 데이터와 B계열 데이터간의 위상차를 이용하여 포커싱 여부를 판단할 수 있다. 이하, 위상차 AF의 원리를 도면을 참조하여 설명한다.
도 2a는 초점면이 렌즈의 촬상면으로부터 200㎛ 가까운 쪽으로 디포커스하고 있는 경우의 수광데이터이고, 도 2a는 초점면이 렌즈의 촬상면으로부터 100㎛ 가까운 쪽으로 디포커스하고 있는 경우의 수광데이터를 나타낸다. 도 2c는 초점면이 렌즈의 촬상면과 일치하는 경우의 수광데이터이고, 도 2d는 초점면이 렌즈의 촬상면으로부터 100㎛ 먼쪽으로 디포커스하고 있는 경우의 수광데이터이고, 도 2e는 초점면이 렌즈의 촬상면으로부터 100㎛ 먼쪽으로 디포커스하고 있는 경우의 수광데이터이다.
도 2a 내지 도 2e에서, A계열 그래프(Ga1 내지 Ga5)로 나타내는 각 A계열의 상열과 B계열의 그래프(Gb1 내지 Gb5)로 나타내는 B계열의 상열을 비교하면, 디포커스량이 클수록, A계열의 상열과 B계열의 상열 사이에 발생하는 AF 라인 방향의 시프트량(어긋남)이 증대하고 있는 것을 알 수 있다.
특허문헌1에서는 AF 화소쌍(30f)으로부터 얻어지는 A계열 데이터와 B계열 데이터의 무게중심 위치의 차(위상차)를 위상차 연산회로에 의해 구한 후, 이를 이용하여 디포커스량을 산출하고, 산출된 디포커스량에 상당하는 구동량을 포커스 렌즈에 부여하여, 검출된 초점위치에 포커스렌즈를 이동시키는 방식으로 AF 제어를 수행한다.
그러나, 이와 같은 방식은, 디포커싱 연산에 소요되는 시간에 의해 AF 동작에 시간이 다소 소요되는 문제점이 있다.
[특허문헌1] 대한민국 공개특허 제2011-7006080호 공보
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 카메라모듈의 렌즈에 전압 또는 전류를 인가하는 구동부의 파라미터에 의해 결정되는 렌즈의 위치를 확인하여, 렌즈의 위치를 확인하고, 렌즈의 중심을 포커싱면과 일치하게 구동하는 카메라모듈의 오토포커싱 제어장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일실시예의 오토포커싱(AF) 제어장치는, 위상차 센서; 상기 위상차 센서가 검출한 위상차의 관계에 대한 디포커싱 특성을 저장하는 저장부; 상기 렌즈를 구동하여 오토포커싱(AF)을 수행하는 액추에이터; 상기 액추에이터가 상기 렌즈를 구동하도록, 구동전압 또는 전류를 상기 액추에이터에 제공하는 구동부; 및 상기 구동부의 파라미터를 확인하여, 상기 렌즈의 중심이 디포커싱된 정도를 판단하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 위상차 센서는, 한 광속에 대한 다른 광속의 위치에 대한 위상차를 검출할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 제어부는, 상기 구동부의 파라미터에 따라 렌즈의 중심의 위치를 결정할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 제어부는, 상기 렌즈의 중심이 디포커싱된 정도를 판단하여, 상기 렌즈가 이동할 이동거리를 결정할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 제어부는, 상기 렌즈의 이동거리에 따라 구동부의 구동전압 또는 전류를 결정할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 구동부는, 드라이버 IC일 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 구동부의 파라미터는, 상기 구동부의 출력전류, 전압 및 커패시턴스의 변화량을 포함할 수 있다.
또한, 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일실시예의 AF 제어방법은, 구동부의 출력 파라미터를 확인하여, 렌즈의 디포커싱 정도를 판단하는 단계; 상기 디포커싱 정도에 따라 렌즈의 이동거리를 결정하는 단계; 및 상기 렌즈의 이동거리에 따라 상기 렌즈를 이동하여 AF를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 렌즈의 디포커싱 특성을 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 렌즈의 이동거리에 대응하는 구동전압 또는 전류를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 렌즈의 이동후, 상기 구동부의 출력 파라미터를 측정하는 단계; 및 상기 렌즈의 디포커싱 정도를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 구동부의 파라미터는, 상기 구동부의 출력전류, 전압 및 커패시턴스의 변화량을 포함할 수 있다.
전체 이미지에 대한 콘트라스트를 확인할 필요없이, 미리 결정된 렌즈의 디포커싱 특성에 의해 오토포커싱을 수행하므로, 빠른 오토포커싱이 가능한 효과가 있다.
도 1은 종래의 위상차 검출방식을 설명하기 위한 카메라모듈의 구성도이다.
도 2a는 초점면이 렌즈의 촬상면으로부터 200㎛ 가까운 쪽으로 디포커스하고 있는 경우의 수광데이터이다.
도 2a는 초점면이 렌즈의 촬상면으로부터 100㎛ 가까운 쪽으로 디포커스하고 있는 경우의 수광데이터이다.
도 2c는 초점면이 렌즈의 촬상면과 일치하는 경우의 수광데이터이다.
도 2d는 초점면이 렌즈의 촬상면으로부터 100㎛ 먼쪽으로 디포커스하고 있는 경우의 수광데이터이다.
도 2e는 초점면이 렌즈의 촬상면으로부터 100㎛ 먼쪽으로 디포커스하고 있는 경우의 수광데이터이다.
도 3은 본 발명의 일실시예의 카메라모듈의 AF 제어장치의 구성도이다.
도 4a 내지 도 4c는 한 광속에 대한 다른 광속의 위치와 디포커싱 위치의 관계를 설명하기 위한 일예시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 AF 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예의 카메라모듈의 AF 제어장치의 구성도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예의 AF 제어장치는, 카메라모듈(1)의 렌즈(10)의 AF을 제어하기 위한 것으로서, 렌즈(10)의 AF를 제어하는 구동부(40), 구동부(40)의 제어에 의해, 영상의 초점이 변화하도록 렌즈(10)를 이동하는 액추에이터(50), 제어부(60) 및 위상차 센서(80)를 포함한다. 또한, 본 발명의 AF 제어장치는 저장부(70)를 더 포함할 수 있다.
구동부(40)는, 예를 들어 드라이버 집적회로(Integrated Circuit; IC)일 수 있다.
본 발명의 일실시예의 설명을 위해, 카메라모듈(1)에서 렌즈(10)와 광전변환부(30)를 간략하게 도시하였으나, 카메라모듈(1)이 이외의 구성요소를 다수 포함하고 있음은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명하다 할 것이다.
우선, 본 발명의 일실시예의 설명을 위해, 카메라모듈(1)의 동작을 설명하면 다음과 같다.
도 4a 내지 도 4c는 한 광속에 대한 다른 광속의 위치와 디포커싱 위치의 관계를 설명하기 위한 일예시도로서, 설명의 편의를 위해 간략하게 도시한 것이다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 렌즈(10)의 중심과 포커싱면(F)이 그 중심이 b만큼 벗어나 있는(디포커싱된) 경우, 도 4b와 같이 한 광속에 대한 다른 광속의 위치는 a의 위상차를 가지게 된다.
이러한 한 광속에 대한 다른 광속의 위치에 대한 위상차는, 도 3의 위상차 센서(80)를 통해 알 수 있다.
이러한 디포커싱 위치와 위상차는 도 4c와 같이 비례관계에 있음을 알 수 있다. 본 발명의 일실시예의 제어부(60)는, 위상차의 관계에 대한 디포커싱 특성을 확인하여, 이를 저장부(70)에 저장해 둘 수 있다. 즉, 도 4c와 같이, 원점을 지나는 직선이 결정될 수 있으며, 이에 의해, 디포커싱 위치가 결정될 수 있을 것이다.
렌즈(10)의 위치는 렌즈(10)를 구동하는 구동부(40)의 전류, 전압 또는 커패시턴스(capacitance) 등의 변화와 관련된 파라미터에 의해 결정될 수 있으며, 이는 제어부(60)가 확인할 수 있다.
보통, 구동부(40)의 출력전류, 전압 또는 커패시턴스의 변화와 렌즈(10)의 위치는 비례관계에 있으므로, 제어부(60)는 구동부의 출력전류, 전압 또는 커패시턴스의 변화량을 확인하여 이에 의한 렌즈(10)의 위치를 결정할 수 있을 것이다.
즉, 제어부(60)는 구동부(40)의 출력전류, 전압 또는 커패시턴스의 변화를 통해 렌즈(10)의 중심이 포커싱면(F)으로부터 벗어나 있는 위치를 확인하여, 포커싱면(F)까지 렌즈(10)의 중심이 이동하여야 하는 이동거리를 결정하고, 이 이동거리에 대응하는 구동전압 또는 전류를 결정하여, 이를 구동부(40)에 전달한다. 이에 의해, 구동부(40)는 액추에이터(50)가 렌즈(10)를 구동하게 할 수 있다.
액추에이터(50)는 구동부(40)의 제어에 의해 렌즈(10)를 구동하여, 렌즈(10)의 위치를 이동거리에 상응하게 이동하도록 할 수 있다.
이후, 제어부(60)는 구동부(40)의 출력전류, 전압 또는 커패시턴스의 변화량을 다시 수신하여, 디포커싱 거리만큼 이동하였는지를 확인하는 것에 의해, 렌즈(10)가 이동거리만큼 이동하였는지를 확인할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 AF 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예의 AF 제어방법은, 제어부(60)가 한 광속에 대한 다른 광속의 위치(위상차)에 대한 디포커싱 특성을 저장부(70)에 저장할 수 있다(S51).
이후, 구동부(40)의 출력전류, 전압 또는 커패시턴스의 변화량을 포함하는 파라미터를 제어부(60)가 확인하고, 제어부(60)는 해당 출력전류, 전압 또는 커패시턴스의 변화량을 포함하는 파라미터에 따른 렌즈(10)의 위치를 결정할 수 있다. 이에 의해, 제어부(60)는, 렌즈(10)의 중심이 포커싱면(F)에 일치하도록 이동하여야 하는 이동거리를 결정할 수 있다(S53).
이 이동거리에 따라 제어부(60)는, 이동거리에 대응하는 구동전압 또는 전류를 결정하여(S54), 이를 구동부(40)에 전달하면(S55), 구동부(40)는 해당 구동전압 또는 전류에 의해 액추에이터(50)를 구동할 수 있다.
이후, 제어부(60)는 다시 구동부(40)의 출력전류, 전압 또는 커패시턴스의 변화량을 포함하는 파라미터를 확인하여(S56), 이에 따른 렌즈(10)의 중심의 위치가 포커싱면(F)에 일치하는지 확인할 수 있다(S57).
렌즈(10)의 중심의 위치가 포커싱면(F)에 일치하지 않는 경우에는, S53 이후의 과정을 다시 거쳐, 렌즈(10)의 중심의 위치를 포커싱면(F)에 일치시킬 수 있을 것이다.
이와 같은 본 발명의 일실시예에 의하면, 전체 이미지에 대한 콘트라스트를 확인할 필요 없이, 기저장되어 있는 렌즈의 디포커싱 특성을 이용하여 오토포커싱을 수행하므로, 빠른 오토포커싱이 가능하다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
10: 렌즈 30: 광전변환부
40: 구동부 50: 액추에이터
60: 제어부 70: 저장부

Claims (12)

  1. 위상차 센서;
    상기 위상차 센서가 검출한 위상차와 디포커싱 위치의 관계에 대한 디포커싱 특성을 저장하는 저장부;
    렌즈를 구동하여 오토포커싱(AF)을 수행하는 액추에이터;
    상기 액추에이터가 상기 렌즈를 구동하도록, 구동전압 또는 전류를 상기 액추에이터에 제공하는 구동부; 및
    상기 저장부에 저장된 상기 디포커싱 특성과 상기 구동부의 파라미터를 이용하여, 상기 렌즈의 중심이 디포커싱된 정도를 판단하고,
    상기 렌즈가 이동할 이동거리를 결정하는 제어부를 포함하는 AF 제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 위상차 센서는,
    한 광속에 대한 다른 광속의 위치에 대한 위상차를 검출하는 AF 제어장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 구동부의 파라미터에 따라 렌즈의 중심의 위치를 결정하는 AF 제어장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 렌즈의 이동거리에 따라 구동부의 구동전압 또는 전류를 결정하는 AF 제어장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 구동부는, 드라이버 IC인 AF 제어장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 구동부의 파라미터는, 상기 구동부의 출력전류, 전압 및 커패시턴스의 변화량을 포함하는 AF 제어장치.
  8. 위상차 센서가 검출한 위상차와 디포커싱 위치의 관계에 대한 디포커싱 특성 및 구동부의 출력 파라미터를 이용하여, 렌즈의 중심이 디포커싱 정도를 판단하는 단계;
    상기 디포커싱 정도에 따라 상기 렌즈의 이동거리를 결정하는 단계; 및
    상기 렌즈의 이동거리에 따라 상기 렌즈를 이동하여 AF를 수행하는 단계를 포함하는 AF 제어방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 렌즈의 디포커싱 특성을 저장하는 단계를 더 포함하는 AF 제어방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 렌즈의 이동거리에 대응하는 구동전압 또는 전류를 결정하는 단계를 더 포함하는 AF 제어방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 렌즈의 이동후, 상기 구동부의 출력 파라미터를 측정하는 단계; 및
    상기 렌즈의 디포커싱 정도를 판단하는 단계를 더 포함하는 AF 제어방법.
  12. 제8항에 있어서, 상기 구동부의 파라미터는, 상기 구동부의 출력전류, 전압 및 커패시턴스의 변화량을 포함하는 AF 제어방법.



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