KR102279809B1 - 카메라 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 실시예에 따른 카메라 모듈은 카메라 모듈 렌즈부; 및 상기 카메라 모듈 렌즈부와 일정 거리 이격 배치되는 복수 개의 플래시 광원;을 포함하며, 상기 플래시 광원은 1개의 적색 LED; 적어도 1개의 녹색 LED; 및 1개의 청색 LED;를 포함하고, 상기 적색, 녹색 및 청색 LED는 카메라 모듈 렌즈부의 중심으로부터 동일 거리 이격 될 수 있다.

Description

카메라 모듈{Camera Module}
본 실시예는 카메라 모듈에 관한 것이다.
최근에는 카메라 모듈을 매우 작은 크기로 제작할 수 있어, 모바일 기기나 노트북, 텔레비전, 자동차 등과 같은 다양한 종류의 전자기기에 설치 가능하게 되었다. 이와 같은 카메라 모듈은 어두운 밤이나 실내 등과 같이 저조도 환경에서도 사진이 촬영 가능하도록 제논 램프(Xenon lamp) 또는 LED 등을 광원으로 사용하는 플래시가 장착되고 있다.
제논 램프 플래시의 경우는 15~70 마이크로 패럿(㎌)의 대용량을 갖는 전해질 커패시터(electrolyte capacitor)가 채용되기 때문에 부피가 크고, 전력소모도 크며, 또 300V 정도의 고전압을 인가해야 하고, 가격도 비싸다는 등의 많은 단점이 있다. 따라서 최근에는 보다 저렴하게 구성할 수 있으며, 배터리 전원의 소모가 적은 LED를 광원으로 사용하는 플래시가 점차 늘어나는 추세이다.
LED 플래시의 광원으로는 주로 백색 LED가 사용되고 있으며, 이러한 백색 LED는 청색 파장의 빛을 발생시키는 질화인갈륨(InGaN) 또는 질화갈륨(GaN) 다양자 우물(multi quantum well) 구조의 반도체 칩과 청색 파장의 빛을 황색 파장을 중심으로 넓은 스펙트럼을 갖는 빛으로 변환하는 형광체로 구성된다. 자연광에 가까운 스펙트럼의 빛을 발생시키기 위하여 적색, 녹색 형광체를 배합하여 사용하기도 한다.
그러나 LED 플래시를 포함한 일반적인 플래시를 사용하여 촬영된 이미지의 경우, 플래시가 단일 색 온도를 가지도록 설정되어 이미지 촬영이 이루어지기 때문에, 자연광에 비해 촬영된 이미지의 색감이 떨어져 생동감 넘치는 이미지를 획득하기 어렵다.
본 실시예는 보다 생동감 넘치는 이미지를 촬영할 수 있도록 개선된 플래시를 가지는 카메라 모듈을 제공한다.
본 실시예에 따른 카메라 모듈은 카메라 모듈 렌즈부; 및 상기 카메라 모듈 렌즈부와 일정 거리 이격 배치되는 복수 개의 플래시 광원;을 포함하며, 상기 플래시 광원은 적색 LED; 적어도 1개의 녹색 LED; 및 청색 LED;를 포함하고, 상기 적색, 녹색 및 청색 LED는 카메라 모듈 렌즈부의 중심으로부터 동일 거리 이격 될 수 있다.
상기 녹색 LED는 상기 적색 및 청색 LED 중 어느 하나와 근접한 위치에 배치되는 제 1 녹색 LED; 및 상기 적색 및 청색 LED 각각과 동일 거리 이격되는 제 2 녹색 LED;를 포함할 수 있다.
상기 플래시 광원은 상기 카메라 모듈 렌즈부의 중심을 기준으로 5mm 이내에 삼각형상으로 배치될 수 있다.
상기 카메라 모듈 렌즈부는 모바일 기기 몸체의 중앙에 노출될 수 있다.
상기 적색, 녹색 및 청색 LED에서 조사(照射)된 빛이 모두 합쳐지는 화이트 영역에 이미지 영역이 설정될 수 있다.
적색, 녹색, 청색 3가지 색상의 LED를 카메라 모듈을 중심으로, 카메라 모듈의 화각에 최적화된 위치에 분산 배치하여, 촬영 환경에 따라 플래시의 광량 및 색 온도 등을 조절할 수 있어, 보다 생동감 있고 사용자가 원하는 색감의 이미지를 촬영하는 것이 가능하다.
도 1은 본 실시예에 따른 카메라 모듈이 설치된 모바일 기기의 일 예를 도시한 도면,
도 2는 도 1의 A 부분을 확대한 도면, 그리고,
도 3은 본 실시예에 따른 서로 다른 색상의 LED에 의해 형성된 빛에 의해 형성된 빛 영역 중 이미지 위치를 개략적으로 표시한 도면 이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 실시예의 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 실시예에 따른 카메라 모듈이 설치된 모바일 기기의 일 예를 도시한 도면, 도 2는 도 1의 A 부분을 확대한 도면, 그리고, 도 3은 본 실시예에 따른 서로 다른 색상의 LED에 의해 형성된 빛에 의해 형성된 빛 영역 중 이미지 위치를 개략적으로 표시한 도면 이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 카메라 모듈은 카메라 모듈 렌즈부(20) 및 복수 개의 플래시 광원(100)을 포함할 수 있다.
카메라 모듈 렌즈부(20)는 모바일 기기 몸체(10)의 대략 중앙에 노출되도록 설치될 수 있다. 이는 카메라 모듈 렌즈부(20)를 중심으로 복수 개의 플래시 광원(100)을 배치하기 위해 일정 공간을 필요로 하기 때문으로, 카메라 모듈 렌즈부(20)가 모바일 기기 몸체(10)의 한쪽 구석에 치우치게 배치될 경우, 충분한 공간 확보가 어려울 수 있기 때문이다. 또한, 카메라 모듈 렌즈부(20)가 한쪽 구석에 치우치게 배치될 경우, 이미지 촬영 시 사용자가 원하는 이미지 촬영 위치보다 치우친 위치에서 촬영이 이루어질 수 있기 때문이기도 하다. 그러나 이를 한정하는 것은 아니며, 상기 플래시 광원들(100)이 설치될 수 있는 충분한 공간만 확보된다면, 모바일 기기 몸체(10)에 치우친 위치에 설치되는 것도 가능하다.
플래시 광원(100)은 복수 개의 LED 광원으로 구성될 수 있다.
LED광원은 기존의 제논 플래시에 비해 다음의 표와 같은 특징을 가질 수 있다.
성능 제논 플래시 LED 플래시
광출력 높음, 디지털 카메라 적합 낮음, 모바일 기기에 적합
조명 대 시간 비교 펄스식, 스틸 사진에 적합 연속식, 스틸/동영상에 적합
색상 자연광에 가까움 청색광으로 후보정 필요
솔루션 크기 플래시 콘덴서 등의 회로에 큰 공간이 필요함 미니 회로로 구성 가능
충전 시간 3~5초 필요 없음
동작 조건 충전 전류 범위 100~300mA
초기 동작을 위해 고전압 펄스		 최대 3.5~4.5V
평균전류 80mA
배터리 소모 충전 시 1500~2000mA 최대 350mA
패키지의 견고성 유리관은 깨지기 쉬움 견고함
EMI 고전압 트랜스포머로 인해 EMI 존재함 영향이 크지 않음
본 실시예에 따르면, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 플래시 광원(100)은 적색 LED(110)와, 녹색 LED(120) 및 청색 LED(130)로 구성될 수 있다. 이때, 적색 LED(110)와 청색 LED(130)는 각각 1개씩 마련되고, 녹색 LED(120)는 제 1 및 제 2 녹색 LED(120a)(120b) 2개로 마련될 수 있다.
적색 LED(110)는 도시된 바와 같이, 카메라 모듈 렌즈부(20)의 상측에 배치될 수 있다. 적색 LED(110)는 카메라 모듈 렌즈부(20)로부터 일정 거리(R) 이격되는 것이 좋은데, 상기 거리는 5mm 이내가 되도록 설정될 수 있다. 그러나 상기 거리ㄾ는 카메라 모듈의 화각 등을 고려하여 변경될 수도 있다.
제 1 녹색 LED(120a)는 상기 카메라 모듈 렌즈부(20)의 상측에 배치되는 적색 LED(110)와 가까운 위치에 배치될 수 있다. 제 1 녹색 LED(120a)를 적색 LED(110)와 가까운 위치에 배치하는 이유는 미도시된 이미지 센서에서 획득되는 이미지의 밝기를 보다 밝게 구현하기 위함이다. 녹색 광은 촬영된 이미지의 밝기를 증가시키는 역할을 수행하며, 이를 통해 촬영된 이미지의 밝기를 향상시킬 수 있다. 최근 스마트 폰 등과 같은 전자기기에 장착되는 카메라 모듈은 점차 고해상도 이미지 센서를 사용하는 추세이며, 자연광에 근접한 색 온도를 가지는 조명 환경 하에서 이미지를 촬영할 때, 가장 밝은 이미지를 획득할 수 있다. 그러나 색 온도를 지나치게 높게 설정하면 획득된 이미지가 자연스럽지 못하고 차가운 느낌을 줄 수 있기 때문에, 주광색의 온도인 5,000K 부근으로 플래시의 색 온도를 설정할 필요가 있다. 상기한 바와 같이 적색 LED(110) 부근에 제 1 녹색 LED(120a)를 설치하면, 전체적인 색 온도를 밝게 구현할 수 있기 때문에, 촬영된 이미지의 밝기를 향상시킬 수 있다.
제 2 녹색 LED(120b)와 청색 LED(130)는 카메라 모듈 렌즈부(20)의 하측에 배치될 수 있다. 제 2 녹색 LED(120b)와 청색 LED(130)는 카메라 모듈 렌즈부(20)로부터 일정 거리(R) 이격되는 것이 좋은데, 이는 상기한 적색 LED(110)와 동일하게 구성될 수 있다. 이때, 상기 거리(R)는 5mm 이내가 되도록 설정될 수 있다. 그러나 상기 거리(R)는 카메라 모듈의 화각 등을 고려하여 변경될 수도 있다.
또한, 상기 제 2 녹색 LED(120b)는 상기 적색 LED(110) 및 청색 LED(130)와 함께, 상기 카메라 모듈 렌즈부(20)의 중심(21)으로부터 동일한 거리(R) 이격 되면서, 적색, 제 2 녹색 및 청색 LED(110)(120b)(130) 각각의 이격 거리 역시 동일하게 배치될 수 있다. 그러면, 적색, 제 2 녹색 및 청색 LED(110)(120b)(130)은 도 2에 도시된 바와 같이, 카메라 모듈 렌즈부(20)를 중심으로 대략 삼각형상으로 배치될 수 있다. 이와 같이 삼각형상으로 광원들이 배치되어야, 도 3에 도시된 바와 같이, 중앙 부근에 광원들로부터 조사된 빛이 모두 더해져 백생광을 형성하는 영역이 이미지 영역(200)을 적절한 크기로 형성될 수 있다.
한편, 도 1 및 도 2에서는 적색 LED(110)가 카메라 모듈 렌즈부(20)의 상측에 배치되고, 녹색 및 청색 LED(120)(130)가 카메라 모듈 렌즈부(20)의 하측에 배치된 것을 예시하였으나, 이를 한정하는 것은 아니다. 즉, 상측에 녹색 LED(120) 또는 청색 LED(130)가 설치될 수도 있고, 이는 설계상 필요에 따라 가변 될 수 있다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이 이미지 영역(200)은 적색, 청색 및 녹색 빛이 모두 합쳐지는 영역에 설정되기 때문에, 적색, 녹색 및 청색 LED(110)(120)(130)는 카메라 모듈 렌즈부(20)로부터 동일 거리 이격 된 위치라면 상하좌우의 배치에 한정될 필요가 없기 때문이다.
한편, 상기 거리(R)는 카메라 모듈의 이미지 센서의 크기, 카메라 모듈의 시야각 및 플래시 광원(100)의 광량에 따라 가변 될 수 있는데, 상기 카메라 모듈 렌즈부(20)로부터 5mm 이내의 거리에 설치될 수 있다.
참고로, 카메라 모듈의 시야각은 대략 50 내지 60도 정도로 형성되며, 이러한 시야각을 기준으로 상기 플래시 광원(100)은 적어도 4 내지 5 룩스의 밝기를 필요로 하므로, 플래시 광원(100)의 조명 각도는 대략 50 내지 80도로 구성될 수 있다. 만일 조명 각도가 80도 이상이 되면, 조명 가운데 일부가 카메라의 커버 범위를 벗어나므로 LED의 광 출력을 충분히 활용하지 못하게 되기 때문이다. 반대로, 조명 각도가 보다 작은 플래시는 촬영된 이미지의 구석에 어두운 영역들이 나타날 수 있어 바람직하지 않다. 따라서 플래시 광원(100)은 가급적 조명 각도를 크게 구성하되, 낭비되는 조명을 최소화할 수 있는 광학 렌즈 등을 추가로 탑재하는 것도 가능하다.
상기 복수 개의 플래시 광원(100)들은 서로 병렬 연결되어, 적색, 녹색 및 청색 LED(110)(120)(130)들을 개별 제어하기 위한 드라이버 유닛들이 별도로 마련될 수 있다.
이와 같이 복수 개의 플래시 광원(100)을 배치하면, 도 3에 도시된 바와 같이 각각의 광원에서 조사되는 빛이 모두 합쳐지는 화이트 영역에 미도시된 이미지 센서의 이미지 영역(200)이 설정될 수 있다.
상기 이미지 영역(200)을 설정하기 위해 복수 개의 적색, 녹색 및 청색으로 구성된 광원을 가지는 플래시 광원(100)은 충분한 조도를 확보하기 위해 200 내지 300ms 동안 피사체가 위치한 곳을 향해 빛을 조사할 수 있다. 이 경우, 피사체가 위치한 곳의 밝기는 대략 6 내지 10룩스 정도로 형성될 수 있다.
한편, 이미지 영역(200)의 색 온도는 사용자의 필요에 따라 다양하게 조절 가능하다. 이는 적색, 녹색 및 청색 LED(110)(120)(130)의 혼합을 통해 이루어질 수 있다. RGB 체계는 디지털 색 체계로서, TV 모니터 등에서 사용되는 체계이다. 모니터들은 빛의 삼원색인 적색, 녹색 및 청색을 방출하여 눈의 색상 인식을 가능하게 하는데, 상기 삼원색들은 다양한 비율과 강도를 통해 색상을 섞어 만들 수 있다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이 녹색과 청색의 빛은 남색(cyan)을, 적색과 청색은 자홍색(magenta)을 빨간색과 녹색은 황색(yellow)을 형성할 수 있다. 이와 같은 RGB 체계에 따르면, 적색, 녹색, 청색의 색상의 강도를 조절하여 원하는 색상을 조절할 수 있다. 따라서, 적색 LED(110), 녹색 LED(120) 및 청색 LED(130)의 색상 강도를 조절하면, 상기 이미지 영역(200)의 색 온도 또한 자유롭게 조절할 수 있다.
색 온도(color temperature)란 완전 복사체의 색도와 일치하는 시료 복사의 색도 표시를 의미하는 것으로 완전 복사체의 절대 온도로 표시한 것이다. 색 온도는 양의 기로 Tc로 표시하며, 단위는 K를 사용한다. 시료 복사의 색도가 완전 복사체 궤적 위에 없을 때에는 상관색 온도를 사용할 수 있다.
태양광의 색 온도는 일출과 일볼 시에는 1,900K 정도로, 이는 촛불의 색 온도와 유사하며, 평균 정오의 태양광이 5,000K로 이를 주광색이라고 지칭한다. 일반적인 스트로보 플래시는 맑은 하늘의 색 온도인 6,000K의 색 온도를 가지며, 벌브 플래시는 4,000K의 색 온도를 가지는데, 자연스러운 색감의 이미지는 주광색의 색 온도를 광원으로 할 경우에 얻을 수 있다. 색 온도가 5,000K 이상일 경우 이미지는 차가운 느낌을 주게 되고, 색 온도가 3,000K 부근일 경우에는 따뜻한 느낌의 이미지를 얻을 수 있다.
본 실시예의 경우, 녹색(green)의 색상 강도를 향상 시켜 촬영된 이미지의 전체적인 밝기를 증가시키기 위하여, 녹색 LED(120)를 제 1 및 제 2 녹색 LED(120a)(120b)로 구성하여, 제 1 녹색 LED(120a)는 적색 LED(110) 주변에 설치하였다. 그러나 제 1 녹색 LED(120a)는 청색 LED(130) 주변에 배치하여 구성할 수도 있으며, 적색 및 청색 LED(110)(130) 모두에 설치하여, 선택적으로 온/오프 제어하는 것도 가능하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 복수 개의 LED 광원을 이용하여 플래시 광원(100)을 형성하면, 각각의 개별 광원의 밝기 제어를 통해 사용자가 원하는 양의 플래시 광을 소프트웨어 적으로 조절할 수도 있으며, 주변 환경에 따라 원하는 플래시 밝기를 설정하여 사용하는 것도 가능하다.
또한, 사용자의 개인 취향에 따라 촬영된 이미지의 색감을 따뜻하게 형성하거나 차갑게 형성할 수도 있음은 물론이다.
특히, 적색, 녹색, 청색 색상의 LED를 저조도 환경에서의 이미지 촬영에만 사용하는 것이 아니라, 문자수신, 메일수신, 전화수신 등 모바일 기기의 다양한 기능에 따른 사용자 설정 알림 기능으로 전용하여 사용하는 것도 가능하며, 충전상태 알림 및 완전 충전상태 알림 등과 같은 용도로 사용하는 것도 가능하다.
이상에서 본 실시예에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하고, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 실시예의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
10; 모바일 기기 몸체 20; 카메라 모듈 렌즈부
21; 카메라 모듈 렌즈부의 중심 110; 적색 LED
120a; 제 1 녹색 LED 120b; 제 2 녹색 LED
130; 청색 LED

Claims (15)

  1. 렌즈부;
    상기 렌즈부와 이격되는 복수의 플래시 광원; 및
    상기 복수의 플래시 광원을 제어하는 드라이버 유닛을 포함하고,
    상기 복수의 플래시 광원은 서로 이격되는 적색 LED, 제1녹색 LED, 제2녹색 LED, 및 청색 LED를 포함하고,
    상기 적색 LED, 상기 제2녹색 LED, 및 상기 청색 LED는 상기 렌즈부의 중심으로부터 동일 거리로 이격되고,
    상기 제1녹색 LED는 상기 제2녹색 LED와 상기 청색 LED 보다 상기 적색 LED에 가깝게 배치되고,
    상기 적색 LED와 상기 렌즈부의 상기 중심을 연결하는 가상의 직선과 상기 제1녹색 LED와 상기 렌즈부의 상기 중심을 연결하는 가상의 직선 사이의 각도는 예각이고,
    상기 적색 LED와 상기 제1녹색 LED는 상기 렌즈부의 상측에 배치되고 상기 제2녹색 LED와 상기 청색 LED는 상기 렌즈부의 하측에 배치되고,
    상기 드라이버 유닛은 상기 적색 LED, 상기 제1녹색 LED, 상기 제2녹색 LED 및 상기 청색 LED를 개별 제어하고,
    상기 제1녹색 LED는 상기 드라이버 유닛을 통해 선택적으로 온 또는 오프 제어되는 카메라 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적색 LED와 상기 제2녹색 LED 사이의 최단 거리는 상기 제1녹색 LED와 상기 제2녹색 LED 사이의 최단 거리보다 짧은 카메라 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 청색 LED와 상기 제1녹색 LED 사이의 최단 거리는 상기 제1녹색 LED와 상기 제2녹색 LED 사이의 최단 거리보다 짧은 카메라 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 적색 LED와 상기 렌즈부의 상기 중심을 연결하는 가상의 직선과 상기 제1녹색 LED와 상기 렌즈부의 상기 중심을 연결하는 가상의 직선 사이의 각도는 상기 적색 LED와 상기 렌즈부의 상기 중심을 연결하는 가상의 직선과 상기 청색 LED와 상기 렌즈부의 상기 중심을 연결하는 가상의 직선 사이의 각도보다 작은 카메라 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 청색 LED는 상기 적색 LED와 상기 렌즈부의 상기 중심을 연결하는 가상의 직선 상에 배치되지 않는 카메라 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 적색 LED와 상기 제1녹색 LED 사이의 최단 거리는 상기 청색 LED와 상기 제2녹색 LED 사이의 최단 거리보다 짧은 카메라 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 적색 LED의 중심과 상기 제1녹색 LED의 중심을 연결하는 가상의 직선은 상기 청색 LED의 중신과 상기 제2녹색 LED의 중심을 연결하는 가상의 직선과 평행한 카메라 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 적색 LED의 중심과 상기 제2녹색 LED의 중심을 연결하는 가상의 직선과 상기 청색 LED의 중심과 상기 제1녹색 LED의 중심을 연결하는 가상의 직선 사이의 각도는 예각인 카메라 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 적색 LED, 상기 제2녹색 LED 및 상기 청색 LED는 상기 렌즈부의 상기 중심을 기준으로 5mm 이내에 삼각형상으로 배치되는 카메라 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈부는 모바일 기기 몸체의 중앙에 노출되는 카메라 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 플래시 광원은 상기 모바일 기기 몸체의 상기 중앙을 기준으로 대칭으로 배치되는 카메라 모듈.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 적색 LED와 상기 렌즈부의 상기 중심 사이의 이격 거리는 5mm 이내인 카메라 모듈.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 적색 LED, 상기 제2녹색 LED, 및 상기 청색 LED 각각은 상기 렌즈부의 상기 중심을 기준으로 원주 방향으로 이격되고,
    상기 적색 LED, 상기 제2녹색 LED, 및 상기 청색 LED 각각의 상기 원주 방향으로의 이격 거리는 동일한 카메라 모듈.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 적색 LED, 상기 제2녹색 LED, 및 상기 청색 LED에서 조사(照射)된 빛이 모두 합쳐지는 화이트 영역에 이미지 영역이 설정되는 카메라 모듈.
  15. 제1항의 카메라 모듈을 포함하는 모바일 기기.
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