KR102306714B1 - 카메라 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은, 렌즈 배럴을 통해 입사된 광에 따라 이미지 데이터를 출력하는 동적 비전 센서를 포함하는 이미지 획득부; 상기 이미지 획득부로부터 제공되는 이미지 데이터를 이미지 프로세싱하는 이미지 처리부; 및 상기 렌즈 배럴의 흔들림을 보정하는 액츄에이터; 를 포함하고, 상기 이미지 처리부는, 상기 이미지 획득부로부터 출력되는 상기 이미지 데이터에 따라, 상기 렌즈 배럴을 광축에 수직한 적어도 하나의 방향으로 기준 변위만큼 이동시키는 움직임 신호를 생성하여, 상기 액츄에이터에 제공할 수 있다.

Description

카메라 모듈{CAMERA MODULE}

본 발명은 카메라 모듈에 관한 것이다.

일반적으로 휴대폰, PDA, 휴대용 PC 등과 같은 휴대 통신단말기는 최근 문자 또는 음성 데이터를 전송하는 것뿐만 아니라 화상 데이터 전송까지 수행하는 것이 일반화되어 가고 있다. 이러한 추세에 부응하여 화상 데이터 전송이나 화상 채팅 등을 할 수 있기 위해서 최근에 휴대 통신단말기에 카메라 모듈이 기본적으로 설치되고 있다.

최근 카메라 모듈은 자동 초점(AF: Autofocus) 조절이 가능한 AF 액츄에이터 및 흔들림에 따른 해상도 저하현상을 경감시키기 위해 흔들림 보정기능(OIS: Optical Image Stabilization)을 위한 OIS 액츄에이터를 채용한다.

본 발명의 과제는 동적 비전 센서를 채용할 수 있는 카메라 모듈을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은, 렌즈 배럴을 통해 입사된 광에 따라 이미지 데이터를 출력하는 동적 비전 센서를 포함하는 이미지 획득부; 상기 이미지 획득부로부터 제공되는 이미지 데이터를 이미지 프로세싱하는 이미지 처리부; 및 상기 렌즈 배럴의 흔들림을 보정하는 액츄에이터; 를 포함하고, 상기 이미지 처리부는, 상기 이미지 획득부로부터 출력되는 상기 이미지 데이터에 따라, 상기 렌즈 배럴을 광축에 수직한 적어도 하나의 방향으로 기준 변위만큼 이동시키는 움직임 신호를 생성하여, 상기 액츄에이터에 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은, 렌즈 배럴을 기준 변위만큼 광축에 수직한 적어도 하나의 방향으로 이동함으로써, 동적 비전 센서를 채용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 개략 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 블록도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다.

그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 일 예로, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다.

또한, 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 개략 분해 사시도이다.

도 1, 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈(100)은 렌즈 배럴(210), 및 렌즈 배럴(210)을 이동시키는 액츄에이터, 렌즈 배럴(210)과 액츄에이터를 수용하는 케이스(110)와 하우징(120), 렌즈 배럴(210)을 통해 입사된 광을 전기 신호로 변환하는 이미지 센서 모듈(700) 및 렌즈 배럴(210)로 입사되는 광량을 조절하는 조리개 모듈(800)을 포함한다.

렌즈 배럴(210)은 피사체를 촬상하는 복수의 렌즈가 내부에 수용될 수 있도록 중공의 원통 형상일 수 있으며, 복수의 렌즈는 광축을 따라 렌즈 배럴(210)에 장착된다. 복수의 렌즈는 렌즈 배럴(210)의 설계에 따라 필요한 수만큼 배치되고, 각각의 렌즈는 동일하거나 상이한 굴절률 등의 광학적 특성을 가진다.

액츄에이터는 렌즈 배럴(210)을 이동시킬 수 있다. 일 예로, 액츄에이터는 렌즈 배럴(210)을 광축(Z축) 방향으로 이동시킴으로써 초점을 조절할 수 있고, 렌즈 배럴(210)을 광축(Z축)에 수직한 방향으로 이동시킴으로써 촬영시의 흔들림을 보정할 수 있다. 액츄에이터는 초점을 조절하는 AF 액츄에이터(400) 및 흔들림을 보정하는 OIS 액츄에이터(500)를 포함한다.

이미지 센서 모듈(700)은 렌즈 배럴(210)을 통해 입사된 광을 전기 신호로 변환할 수 있다. 일 예로, 이미지 센서 모듈(700)은 센서(710) 및 센서(710)와 연결되는 인쇄회로기판(720)을 포함할 수 있고, 적외선 필터를 더 포함할 수 있다. 적외선 필터는 렌즈 배럴(210)을 통해 입사된 광 중에서 적외선 영역의 광을 차단한다. 센서(710)는 렌즈 배럴(210)을 통해 입사된 광을 전기 신호로 변환한다. 이미지 센서(710)는 인쇄회로기판(720)에 고정되며, 와이어 본딩에 의하여 인쇄회로기판(720)과 전기적으로 연결된다. 일 예로, 인쇄회로기판(720)에는 ISP(Image Signal Processor)가 마련될 수 있다.

렌즈 배럴(210)과 액츄에이터는 하우징(120)에 수용된다. 일 예로, 하우징(120)은 상부와 하부가 개방된 형상이며, 하우징(120)의 내부 공간에 렌즈 배럴(210)과 액츄에이터가 수용된다. 하우징(120)의 하부에는 이미지 센서 모듈(700)이 배치된다.

케이스(110)는 하우징(120)의 외부면을 감싸도록 하우징(120)과 결합하며, 카메라 모듈(100)의 내부 구성부품을 보호할 수 있다. 또한, 케이스(110)는 전자파를 차폐할 수 있다. 케이스(110)는 금속재질로 제공되어 인쇄회로기판(720)에 구비되는 접지패드에 접지될 수 있으며, 이에 따라 전자파를 차폐할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 액츄에이터는 피사체에 초점을 맞추기 위하여 렌즈 배럴(210)을 이동시킨다. 일 예로, 액츄에이터는 렌즈 배럴(210)을 광축(Z축) 방향으로 이동시키는 AF 액츄에이터(400)를 포함한다.

AF 액츄에이터(400)는 렌즈 배럴(210) 및 렌즈 배럴(210)을 수용하는 캐리어(300)를 광축(Z축) 방향으로 이동시키도록 구동력을 발생시키는 마그네트(410) 및 코일(420)을 포함한다.

마그네트(410)는 캐리어(300)에 장착된다. 일 예로, 마그네트(410)는 캐리어(300)의 제1 면에 장착될 수 있다. 코일(420)은 하우징(120)에 장착되어, 마그네트(410)와 대향 배치될 수 있다. 일 예로, 코일(420)은 기판(600)의 제1 면에 배치되고, 기판(600)은 하우징(120)에 장착될 수 있다.

마그네트(410)는 캐리어(300)에 장착되어 캐리어(300)와 함께 광축(Z축) 방향으로 이동할 수 있고, 코일(420)은 하우징(120)에 고정될 수 있다. 다만, 실시예에 따라, 마그네트(410)와 코일(420)의 위치는 서로 변경될 수 있다.

코일(420)에 구동 신호가 인가되면, 마그네트(410)와 코일(420) 사이의 전자기적 상호작용에 의하여 캐리어(300)는 광축(Z축) 방향으로 이동할 수 있다.

렌즈 배럴(210)은 캐리어(300)에 수용되어, 캐리어(300)의 이동에 의해 렌즈 배럴(210)도 광축(Z축) 방향으로 이동된다. 또한, 프레임(310) 및 렌즈 홀더(320)도 캐리어(300)에 수용되어, 캐리어(300)의 이동에 의해 프레임(310), 렌즈 홀더(320) 및 렌즈 배럴(210)도 함께, 광축(Z축) 방향으로 이동된다.

캐리어(300)가 이동될 때, 캐리어(300)와 하우징(120) 사이의 마찰을 저감하도록 캐리어(300)와 하우징(120) 사이에 구름부재(B1)가 배치된다. 구름부재(B1)는 볼 형태일 수 있다. 구름부재(B1)는 마그네트(410)의 양측에 배치된다.

하우징(120)에는 요크(440)가 배치된다. 일 예로, 요크(440)는 기판(600)에 장착되어, 하우징(120)에 배치된다. 요크(440)는 기판(600)의 타면에 마련된다. 따라서, 요크(440)는 코일(420)을 사이에 두고 마그네트(410)와 마주보도록 배치된다. 요크(440)와 마그네트(410) 사이에는 광축(Z축)에 수직한 방향으로 인력이 작용한다. 따라서, 요크(440)와 마그네트(410) 사이의 인력에 의해 구름부재(B1)는 캐리어(300) 및 하우징(120)과 접촉 상태를 유지할 수 있다. 또한, 요크(440)는 마그네트(410)의 자기력을 집속하여, 누설 자속이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 일 예로, 요크(440)와 마그네트(410)는 자기 회로(Magnetic circuit)를 형성한다.

본 발명은 초점 조절 과정에서 렌즈 배럴(210)의 위치를 감지하여 피드백하는 폐루프 제어 방식을 사용한다. 따라서, AF 액츄에이터는 폐루프 제어를 위하여 위치 검출 소자를 포함할 수 있다. 일 예로, 위치 검출 소자는 AF 홀 소자(430)를 포함할 수 있다. AF 홀 소자(430)에서 검출되는 자속값은 AF 홀 소자(430)와 마주하는 마그네트(410)의 이동에 따라 변화한다. 위치 검출 소자는 마그네트(410)의 광축(Z축) 방향으로의 이동에 따른 AF 홀 소자(430)의 자속값의 변화로부터 렌즈 배럴(210)의 위치를 검출할 수 있다.

OIS 액츄에이터(500)는 이미지 촬영 또는 동영상 촬영시 사용자의 손떨림 등의 요인에 의해 이미지가 번지거나 동영상이 흔들리는 것을 보정하기 위해 사용된다. 예를 들어, OIS 액츄에이터(500)는 사용자의 손떨림 등에 의해 영상 촬영 시 흔들림이 발생할 때, 흔들림에 대응하는 상대변위를 렌즈 배럴(210)에 부여하여, 흔들림을 보상한다. 일 예로, OIS 액츄에이터(500)는 렌즈 배럴(210)을 광축(Z축)에 수직한 방향으로 이동시켜 흔들림을 보정한다.

OIS 액츄에이터(500)는 가이드부재를 광축(Z축)에 수직한 방향으로 이동시키도록 구동력을 발생시키는 복수의 마그네트(510a, 520a)와 복수의 코일(510b, 520b)을 포함한다. 프레임(310)과 렌즈 홀더(320)는 캐리어(300) 내에 삽입되어 광축(Z축) 방향으로 배치되며, 렌즈 배럴(210)의 이동을 가이드 할 수 있다. 프레임(310)과 렌즈 홀더(320)는 렌즈 배럴(210)이 삽입될 수 있는 공간을 구비한다. 렌즈 배럴(210)은 렌즈 홀더(320)에 삽입 고정된다.

복수의 마그네트(510a, 520a)와 복수의 코일(510b, 520b) 간의 전자기적 상호작용에 따라 발생된 구동력에 의해, 프레임(310) 및 렌즈 홀더(320)는 캐리어(300)에 대하여 광축(Z축)에 수직한 방향으로 이동된다. 복수의 마그네트(510a, 520a)와 복수의 코일(510b, 520b) 중에서, 제1 마그네트(510a)는 렌즈 홀더(320)의 제2 면에 배치되고, 제1 코일(510b)은 기판(600)의 제2 면에 배치되어, 제1 마그네트(510a)와 제1 코일(510b)은 광축(Z축)에 수직한 제1 축(Y축) 방향으로 구동력을 발생시킨다. 또한, 제2 마그네트(520a)는 렌즈 홀더(320)의 제3 면에 배치되고, 제2 코일(520b)은 기판(600)의 제3 면에 배치되어, 제2 마그네트(520a)와 제2 코일(520b)은 제1 축(Y축)에 수직한 제2 축(X축) 방향으로 구동력을 발생시킨다. 여기서, 제2 축(X축)은 광축(Z축)과 제1 축(Y축)에 모두 수직한 축을 의미한다. 복수의 마그네트(510a, 520a)는 광축(Z축)에 수직한 평면에서 서로 직교하도록 배치된다.

복수의 마그네트(510a, 520a)는 렌즈 홀더(320)에 장착되고, 복수의 마그네트(510a, 520a)와 마주보는 복수의 코일(510b, 520b)은 기판(600)에 배치되어, 하우징(120)에 장착된다.

복수의 마그네트(510a, 520a)는 렌즈 홀더(320)와 함께 광축(Z축)에 수직한 방향으로 이동할 수 있고, 복수의 코일(510b, 520b)은 하우징(120)에 고정될 수 있다. 다만, 실시예에 따라, 복수의 마그네트(510a, 520a)와 복수의 코일(510b, 520b)의 위치는 서로 변경될 수 있다.

본 발명은 흔들림 보정 과정에서 렌즈 배럴(210)의 위치를 감지하여 피드백하는 폐루프 제어 방식을 사용한다. 따라서, OIS 액츄에이터(500)는 폐루프 제어를 위한 위치 검출 소자를 포함할 수 있다. 위치 검출 소자는 OIS 홀 소자(510c, 520c)을 포함할 수 있다. OIS 홀 소자(510c, 520c)은 기판(600)에 배치되어, 하우징(120)에 장착된다. OIS 홀 소자(510c, 520c)는 복수의 마그네트(510a, 520a)와 광축(Z축)에 수직한 방향에서 서로 마주볼 수 있다. 일 예로, 제1 OIS 홀 소자(510c)는 기판(600)의 제2 면에 배치되고, 제2 OIS 홀 소자(520c)는 기판(600)의 제3 면에 배치될 수 있다.

OIS 홀 소자(510c, 520c)의 자속값은 OIS 홀 소자(510c, 520c)와 마주하는 마그네트(510a, 520a)의 이동에 따라 변화한다. 위치 검출 소자는 마그네트(510a, 520a)의 광축과 수직한 두 개의 방향(X축 방향, Y축 방향)으로의 이동에 따른 OIS 홀 소자(510c, 520c)의 자속값의 변화로부터 렌즈 배럴(210)의 위치를 검출할 수 있다.

한편, 카메라 모듈(100)은 OIS 액츄에이터(500)를 지지하는 복수의 볼 부재를 포함한다. 복수의 볼 부재는 흔들림 보정 과정에서 프레임(310), 렌즈 홀더(320) 및 렌즈 배럴(210)의 이동을 가이드하는 기능을 한다. 또한, 캐리어(300), 프레임(310) 및 렌즈 홀더(320) 간의 간격을 유지시키는 기능도 한다.

복수의 볼 부재는 제1 볼 부재(B2) 및 제2 볼 부재(B3)를 포함한다. 제1 볼 부재(B2)는 프레임(310), 렌즈 홀더(320) 및 렌즈 배럴(210)의 제1 축(Y축) 방향으로의 이동을 가이드하고, 제2 볼 부재(B3)는 렌즈 홀더(320) 및 렌즈 배럴(210)의 제2 축(X축) 방향으로의 이동을 가이드한다.

일 예로, 제1 볼 부재(B2)는 제1 축(Y축) 방향으로의 구동력이 발생한 경우, 제1 축(Y축) 방향으로 구름 운동한다. 이에 따라, 제1 볼 부재(B2)는 프레임(310), 렌즈 홀더(320) 및 렌즈 배럴(210)의 제1 축(Y축) 방향으로의 이동을 가이드한다. 또한, 제2 볼 부재(B3)는 제2 축(X축) 방향으로의 구동력이 발생한 경우에 제2 축(X축) 방향으로 구름운동한다. 이에 따라, 제2 볼 부재(B3)는 렌즈 홀더(320) 및 렌즈 배럴(210)의 제2 축(X축) 방향으로의 이동을 가이드한다.

제1 볼 부재(B2)는 캐리어(300)와 프레임(310) 사이에 배치되는 복수의 볼 부재를 포함하고, 제2 볼 부재(B3)는 프레임(310)과 렌즈 홀더(320) 사이에 배치되는 복수의 볼 부재를 포함한다.

캐리어(300)와 프레임(310)이 서로 광축(Z축) 방향으로 마주보는 면에는 각각 제1 볼 부재(B2)를 수용하는 제1 가이드홈부(301)가 형성된다. 제1 가이드홈부(301)는 제1 볼 부재(B2)의 복수의 볼 부재에 대응되는 복수의 가이드홈을 포함한다. 제1 볼 부재(B2)는 제1 가이드홈부(301)에 수용되어 캐리어(300)와 프레임(310) 사이에 끼워진다. 제1 볼 부재(B2)는 제1 가이드홈부(301)에 수용된 상태에서, 광축(Z축) 및 제2 축(X축) 방향으로의 이동이 제한되고, 제1 축(Y축) 방향으로만 이동될 수 있다. 일 예로, 제1 볼 부재(B2)는 제1 축(Y축) 방향으로만 구름운동 가능하다. 이를 위하여, 제1 가이드홈부(301)의 복수의 가이드홈 각각의 평면 형상은 제1 축(Y축) 방향으로 길이를 갖는 직사각형일 수 있다.

프레임(310)과 렌즈 홀더(320)가 서로 광축(Z축) 방향으로 마주보는 면에는 각각 제2 볼 부재(B3)를 수용하는 제2 가이드홈부(311)가 형성된다. 제2 가이드홈부(311)는 제2 볼 부재(B3)의 복수의 볼 부재에 대응되는 복수의 가이드홈을 포함한다.

제2 볼 부재(B3)는 제2 가이드홈부(311)에 수용되어 프레임(310)과 렌즈 홀더(320) 사이에 끼워진다. 제2 볼 부재(B3)는 제2 가이드홈부(311)에 수용된 상태에서, 광축(Z축) 및 제1 축(Y축) 방향으로의 이동이 제한되고, 제2 축(X축) 방향으로만 이동될 수 있다. 일 예로, 제2 볼 부재(B3)는 제2 축(X축) 방향으로만 구름운동 가능하다. 이를 위하여, 제2 가이드홈부(311)의 복수의 가이드홈 각각의 평면 형상은 제2 축(X축) 방향으로 길이를 갖는 직사각형일 수 있다.

한편, 본 발명에는 캐리어(300)와 렌즈 홀더(320) 사이에서 렌즈 홀더(320)의 이동을 지지하는 제3 볼 부재(B4)가 제공된다. 제3 볼 부재(B4)는 렌즈 홀더(320)의 제1 축(Y축) 방향으로의 이동 및 제2 축(X축) 방향으로의 이동을 모두 가이드한다.

일 예로, 제3 볼 부재(B4)는 제1 축(Y축) 방향으로의 구동력이 발생한 경우에 제1 축(Y축) 방향으로 구름운동한다. 이에 따라, 제3 볼 부재(B4)는 렌즈 홀더(320)의 제1 축(Y축) 방향으로의 이동을 가이드한다.

또한, 제3 볼 부재(B4)는 제2 축(X축) 방향으로의 구동력이 발생한 경우에 제2 축(X축) 방향으로 구름운동한다. 이에 따라, 제3 볼 부재(B4)는 렌즈 홀더(320)의 제2 축(X축) 방향으로의 이동을 가이드한다. 한편, 제2 볼 부재(B3)와 제3 볼 부재(B4)는 렌즈 홀더(320)를 접촉 지지한다.

캐리어(300)와 렌즈 홀더(320)가 서로 광축(Z축) 방향으로 마주보는 면에는 각각 제3 볼 부재(B4)를 수용하는 제3 가이드홈부(302)가 형성된다. 제3 볼 부재(B4)는 제3 가이드홈부(302)에 수용되어 캐리어(300)와 렌즈 홀더(320) 사이에 끼워진다. 제3 볼 부재(B4)는 제3 가이드홈부(302)에 수용된 상태에서, 광축(Z축) 방향으로의 이동이 제한되고, 제1 축(Y축) 및 제2 축(X축) 방향으로 구름운동할 수 있다. 이를 위하여, 제3 가이드홈부(302)의 평면 형상은 원형일 수 있다. 따라서, 제3 가이드홈부(302)와 제1 가이드홈부(301) 및 제2 가이드홈부(311)는 서로 다른 평면 형상을 가질 수 있다.

제1 볼 부재(B2)는 제1 축(Y축) 방향으로 구름 운동 가능하고, 제2 볼 부재(B3)는 제2 축(X축) 방향으로 구름 운동 가능하며, 제3 볼 부재(B4)는 제1 축(Y축) 및 제2 축(X축) 방향으로 구름 운동 가능하다.

제1 축(Y축) 방향으로 구동력이 발생하면, 프레임(310), 렌즈 홀더(320) 및 렌즈 배럴(210)이 함께 제1 축(Y축) 방향으로 움직인다. 여기서, 제1 볼 부재(B2)와 제3 볼 부재(B4)는 제1 축(Y축)을 따라 구름 운동한다. 이때, 제2 볼 부재(B3)의 움직임은 제한된다.

또한, 제2 축(X축) 방향으로 구동력이 발생하면, 렌즈 홀더(320) 및 렌즈 배럴(210)이 제2 축(X축) 방향으로 움직인다. 여기서, 제2 볼 부재(B3)와 제3 볼 부재(B4)는 제2 축(X축)을 따라 구름 운동한다. 이때, 제1 볼 부재(B2)의 움직임은 제한된다.

한편, 본 발명에는 OIS 액츄에이터(500)와 제1 내지 제3 볼 부재(B2, B3, B4)가 접촉 상태를 유지하도록 복수의 요크(510d, 520d)가 제공된다. 복수의 요크(510d, 520d)는 캐리어(300)에 고정되고, 복수의 마그네트(510a, 520a)와 광축(Z축) 방향으로 마주보도록 배치된다. 따라서, 복수의 요크(510d, 520d)와 복수의 마그네트(510a, 520a) 사이에는 광축(Z축) 방향으로 인력이 발생한다. 복수의 요크(510d, 520d)와 복수의 마그네트(510a, 520a) 사이의 인력에 의하여 OIS 액츄에이터(500)가 복수의 요크(510d, 520d)를 향하는 방향으로 가압되므로, OIS 액츄에이터(500)의 프레임(310) 및 렌즈 홀더(320)는 제 내지 제3 볼 부재(B2, B3, B4)와 접촉 상태를 유지할 수 있다. 복수의 요크(510d, 520d)는 복수의 마그네트(510a, 520a)와의 사이에서 인력을 발생시킬 수 있는 재질이다. 일 예로, 복수의 요크(510d, 520d)는 자성체로 제공된다.

본 발명에서는 프레임(310) 및 렌즈 홀더(320)가 제1 내지 제3 볼 부재(B2, B3, B4)와 접촉 상태를 유지할 수 있도록 복수의 요크(510d, 520d)를 제공하는 한편, 외부 충격 등에 의하여 제1 내지 제3 볼 부재(B2, B3, B4), 프레임(310) 및 렌즈 홀더(320)가 캐리어(300)의 외부로 이탈되는 것을 방지하도록 스토퍼(330)가 제공된다. 스토퍼(330)는 렌즈 홀더(320)의 상면 중 적어도 일부를 커버하도록 캐리어(300)에 결합된다.

조리개 모듈(800)은 조리개(810), 마그네트(820), 코일(830), 홀 소자(840) 및 기판(850)을 포함할 수 있다. 마그네트(820), 코일(830), 홀 소자(840)는 조리개 모듈(800)의 IRIS 액츄에이터를 구성할 수 있다.

조리개 모듈(800)의 조리개(810)는 케이스(110)의 상부를 통해, 렌즈 배럴(210)과 결합될 수 있다. 일 예로, 조리개(810)는 렌즈 배럴(210)이 고정 삽입되는 렌즈 홀더(320)에 장착되어, 렌즈 배럴(210)과 결합할 수 있다. 따라서, 조리개(810)는 렌즈 배럴(210) 및 렌즈 홀더(320)와 함께 이동할 수 있다.

마그네트(820)는 조리개(810)의 일 측에 마련될 수 있다. 일 예로, 마그네트(820)는 조리개(810)의 일 측에 마련되는 기판(850)에 장착되어, 조리개(810)의 일 측에 배치될 수 있다. 마그네트(820)는 조리개(810)의 일 측에 마련되어, 렌즈 홀더(320)의 제4 면에 배치될 수 있다. 일 예로, 마그네트(820)는 서로 분극되는 두 개의 자성체를 포함할 수 있다.

기판(850)은 제1 축(Y축) 방향으로 이동 가능하도록 조리개(810)와 결합될 수 있다. 기판(850)은 제1 축(Y축) 방향으로 이동 가능하도록 조리개(810)와 결합되기 위하여, 기판(850)은 조리개(810)의 제1 축(Y축) 방향으로 삽입되어 이동 가능한 연결 부재를 구비할 수 있다. 기판(850)의 연결 부재가 삽입되는 정도, 즉, 기판(850)과 조리개(810)의 제1 축(Y축) 방향으로의 거리에 따라 조리개(810)의 상부의 입사공의 직경이 가변되어, 조리개(810)를 통해 투과되는 광량이 결정될 수 있다.

코일(830)은 마그네트(820)와 마주하도록 기판(600)의 제4 면에 배치된다. 코일(830)은 기판(600)의 제4 면에 배치되어, 마그네트(820)와 코일(830)은 제1 축(Y축) 방향으로 구동력을 발생시킨다. 마그네트(820)와 코일(830)에 의해 제1 축(Y축) 방향으로 구동력이 발생하는 경우, 마그네트(820)와 조리개(810)의 제1 축(Y축) 방향의 거리는 가변될 수 있다.

홀 소자(840)는 기판(600)의 제4 면에서 마그네트(820)와 마주하도록 고정 배치된다. 홀 소자(840)는 코일(830)을 사이에 두고, 배치되는 제1 홀 소자(841) 및 제2 홀 소자(842)를 포함할 수 있다. 홀 소자(840)의 자속값은 마그네트(820)의 이동에 따라 변화한다. 홀 소자(840)의 자속값으로부터 마그네트(820)의 위치를 검출할 수 있다.

한편, 상술한 실시예에서, AF 액츄에이터(400) 및 OIS 액츄에이터(500)가 마그네트 및 코일 간의 전자기적 상호 작용에 구동되는 것으로 기술하였으나, 실시예에 따라, AF 액츄에이터(400) 및 OIS 액츄에이터(500)는 널리 알려진 SMA(Shape memory alloy) 방식으로 구동될 수 있다. 또한, 상술한 실시예에서, AF 액츄에이터(400) 및 OIS 액츄에이터(500)가 구름부재 및 복수의 볼 부재를 이용하여, 렌즈 배럴(210) 등의 이동을 가이드 하는 것으로 기술되었으나, 실시예에 따라, AF 액츄에이터(400) 및 OIS 액츄에이터(500)는 렌즈 배럴(210) 등의 이동을 가이드 하는 스프링 부재를 포함할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 블록도이다. 이하, 도 1 내지 도 3를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈(1000)의 구동 방식에 대하여 상세히 기술하도록 한다.

도 3의 실시예에 따른 카메라 모듈(1000)은 이미지 획득부(1100), 이미지 처리부(1200), OIS 드라이버 IC(1300), OIS 코일(1400), OIS 마그네트(1500), 및 OIS 위치 센서(1600)를 포함할 수 있다. OIS 드라이버 IC(1300), OIS 코일(1400), OIS 마그네트(1500), 및 OIS 위치 센서(1600)는 OIS 액츄에이터를 구성할 수 있다.

이미지 획득부(1100)는 동적 비전 센서(DVS: Dynamic Vision Sensor)를 포함할 수 있다.

동적 비전 센서(DVS)는 렌즈 배럴(210)을 통해 입사된 광을 이미지 데이터로 변환할 수 있다. 이미지 데이터는 피사체의 에지 정보를 포함할 수 있다.

동적 비전 센서(DVS)는 사람의 홍채가 정보를 받아들이는 방식을 채택한 이미지 센서로, 피사체가 움직이거나, 피사체의 조도가 변화하는 경우, 이미지 데이터를 획득할 수 있다. 일 예로, 동적 비전 센서(DVS)는 복수의 픽셀을 포함하고, 픽셀 단위에서 광의 국소적인 변화가 있을 때에만 이미지 데이터를 이미지 처리부(1200)로 전송하게 된다.

즉, 동적 비전 센서(DVS)는 피사체가 움직이는 이벤트 또는 조도가 변화하는 이벤트가 발생할 때만 이미지 데이터를 이미지 처리부(1200)에 전송할 수 있다. 따라서, 동적 비전 센서(DVS)는 조도가 유지되거나 피사체가 멈춰 있는 경우에 데이터 처리를 하지 않고, 조도가 변화하는 경우 또는 피사체가 움직이는 경우에만 이미지 데이터를 이미지 처리부(1200)로 전송함으로써, 일반적인 이미지 센서들이 프레임 단위로 이미지 데이터를 전송함으로써, 발생되는 데이터의 낭비를 막을 수 있다.

동적 비전 센서(DVS)는 일반적인 시각 인식 시스템이 빠른 움직임에 취약하다는 문제점을 해결할 수 있다. 동적 비전 센서(DVS)는 프레임 단위로 데이터를 받는 것이 아니라 개별 픽셀 기준(per-pixel basis)으로 데이터를 받기 때문에 블러(blur) 현상을 극복할 수 있다.

또한, 동적 비전 센서(DVS)는 마이크로 초 단위의 해상도를 가질 수 있다. 구체적으로, 동적 비전 센서(DVS)로부터 출력되는 비전 데이터는 피사체의 에지 정보만을 포함하므로, 동적 비전 센서(DVS)는 1초당 수천 프레임을 찍는 초고속 카메라보다 더 뛰어난 시간 분해능을 가질 수 있다. 나아가, 동적 비전 센서(DVS)는 전력 소모 및 데이터 저장 요구 조건 또한 매우 줄어들었기 때문에 센서가 구분할 수 있는 밝기의 범위에 해당하는 동적 범위(dynamic range) 또한 획기적으로 증가시킬 수 있다.

이미지 처리부(1200)는 이미지 획득부(1100)에서 출력되는 이미지 데이터를 이미지 프로세싱 할 수 있다. 이미지 처리부(1200)는 ISP(Image Signal Processor)를 포함할 수 있다.

이미지 처리부(1200)는 이미지 획득부(1100)로부터 출력되는 이미지 데이터의 에지 정보에 이미지 재구성 알고리즘을 적용하여, 피사체의 완전한 이미지를 복원할 수 있다.

또한, 이미지 처리부(1200)는 생성된 이미지에 자동 노출(AE: Auto Exposure) 조절, 자동 화이트 밸런스(AWB: Auto White Balance), 및 렌즈 음영 왜곡 보상(LSC: Lens Shading Correction) 등의 알고리즘을 적용할 수 있다.

OIS 드라이버 IC(1300)는 자이로 신호(Sgy) 및 피드백 신호(Sf)에 따라 구동 신호(Sdr)를 생성하고, 생성된 구동 신호(Sdr)를 OIS 코일(1400)에 제공할 수 있다.

자이로 신호(Sgy)는 카메라 모듈에 배치되어, 카메라 모듈 또는 전자 기기의 흔들림을 검출하는 자이로 센서로부터 제공될 수 있다. 일 예로, 자이로 신호(Sgy)는 자이로 데이터를 포함할 수 있고, 자이로 데이터는 카메라 모듈 또는 전자 기기의 흔들림으로부터 검출되는 가속도 데이터 및 각속도 데이터를 포함할 수 있다.

피드백 신호(Sf)는 렌즈 배럴의 광축에 수직한 방향의 현재 위치를 검출하는 OIS 위치 센서(1600)로부터 제공될 수 있다. 일 예로, OIS 위치 센서(1600)는 홀 소자를 포함할 수 있다. OIS 위치 센서(1600)는 OIS 마그네트(1500)의 현재 위치를 통해, 렌즈 배럴의 현재 위치를 검출할 수 있다.

OIS 드라이버 IC(1300)는 자이로 신호(Sgy), 및 피드백 신호(Sf)를 비교하는 클로즈 루프(Close Loop) 타입으로 구동될 수 있다. 클로즈 루프 타입의 OIS 드라이버 IC(1300)는 자이로 신호(Sgy)에 포함되는 흔들림 정보, 및 피드백 신호(Sf)에서 검출되는 현재 위치의 오차를 감소시키는 방향으로 구동될 수 있다. 클로즈 루프 방식의 구동은 오픈 루프(Open Loop System) 방식과 비교하여, 선형성(Linearity), 정확도(Accuracy), 및 반복성(Repeatability)이 향상되는 장점이 있다.

OIS 드라이버 IC(1300)는 양 방향 구동이 가능한 H 브리지(Bridge) 회로를 내부에 구비하여 보이스 구동 코일 모터(Voice coil motor) 방식으로 OIS 코일(1400)에 구동 신호(Sdr)를 제공할 수 있다. 구동 신호(Sdr)는 전류 또는 전압 형태로 OIS 코일(1400)에 제공될 수 있다.

OIS 코일(1400)에 구동 신호(Sdr)가 인가되면, OIS 코일(1400)은 OIS 마그네트(1500)에 구동력을 제공할 수 있다. 일 예로, OIS 마그네트(1500)와 OIS 코일(1400) 사이의 전자기적 영향력에 의하여 렌즈 배럴은 광축에 수직한 방향으로 이동할 수 있다.

OIS 마그네트(1500)는 두 개 마련되어, 하나의 OIS 마그네트는 광축에 수직한 제1 방향에서, 렌즈 배럴에 장착되고, 다른 하나의 OIS 마그네트는 광축에 수직한 제2 방향에서, 렌즈 배럴에 장착된다. 또한, OIS 코일(1400)은 두 개 마련되어, 두 개의 OIS 코일 각각은 두 개의 OIS 마그네트 각각에 대향 배치될 수 있다. 다만, 실시예에 따라, OIS 마그네트(1500)와 OIS 코일(1400)의 위치는 서로 변경될 수 있다.

한편, 이미지 획득부(1100)의 동적 비전 센서(DVS)는 픽셀 단위에서 움직임에 의해 국소적인 변화가 있을 때에만 이미지 데이터를 이미지 처리부(1200)로 전송하므로, 조도가 유지되거나 피사체가 멈춰 있는 경우 이미지 처리부(1200)는 이미지 획득부(1100)로부터 이미지 데이터를 수신할 수 없는 문제가 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 처리부(1200)는 이미지 획득부(1100)로부터 출력되는 이미지 데이터에 따라, 렌즈 배럴을 광축에 수직한 적어도 하나의 방향으로 기준 변위만큼 이동시키는 움직임 신호(Sm)를 생성하여, OIS 드라이버 IC(1300)에 제공할 수 있다.

일 예로, 이미지 처리부(1200)는 이미지 획득부(1100)로부터 이미지 데이터를 수신하지 못하는 경우, 움직임 신호(Sm)를 OIS 드라이버 IC(1300)에 제공할 수 있다. 이미지 처리부(1200)는 기준 시간 동안 이미지 획득부(1100)으로부터 이미지 데이터를 수신하지 못하는 경우, 움직임 신호(Sm)를 OIS 드라이버 IC(1300)에 제공할 수 있다.

이외 달리, 이미지 처리부(1200)는 이미지 획득부(1100)로부터 이미지 데이터를 수신하는 경우, 움직임 신호(Sm)를 생성하지 않을 수 있다.

OIS 드라이버 IC(1300)는, 이미지 처리부(1200)로부터 움직임 신호(Sm)가 제공되는 경우, 움직임 신호(Sm)에 따라 구동 신호(Sdr)를 생성하고, 생성된 구동 신호(Sdr)를 OIS 코일(1400)에 제공할 수 있다.

움직임 신호(Sm)가 제공되는 경우, OIS 드라이버 IC(1300)는 렌즈 배럴을 광축에 수직한 적어도 하나의 방향으로 기준 변위만큼 이동시키는 구동 신호(Sdr)를 생성할 수 있다.

움직임 신호(Sm)에 의한 구동 신호(Sdr)가 OIS 코일(1400)에 제공되는 경우, OIS 코일(1400)은 OIS 마그네트(1500)에 구동력을 제공할 수 있다. OIS 마그네트(1500)와 OIS 코일(1400) 사이의 전자기적 영향력에 의하여 렌즈 배럴은 광축에 수직한 방향으로 기준 변위만큼 이동할 수 있다.

렌즈 배럴이 광축에 수직한 적어도 하나의 방향으로 기준 변위만큼 이동하면, 이미지 획득부(1100)의 동적 비전 센서(DVS)는, 피사체가 움직인 것으로 판단하여, 이미지 데이터를 생성하고, 생성된 이미지 데이터를 이미지 처리부(1200)로 전달할 수 있다.

이미지 처리부(1200)는, 움직임 신호(Sm)의 제공에 의해, 이미지 획득부(1100)로부터 이미지 데이터가 수신되는 경우, 이미지 획득부(1100)로부터 출력되는 이미지 데이터에, 보상 알고리즘을 적용할 수 있다. 보상 알고리즘은 움직임 신호(Sm)의 제공에 따른 기준 변위만큼의 렌즈 배럴의 이동을 보상하기 위한 알고리즘에 해당한다.

이미지 처리부(1200)는, 보상 알고리즘의 적용에 따라, 렌즈 배럴의 기준 변위만큼의 이동을 보상할 수 있다.

한편, 상술한 실시예에서, 이미지 처리부(1200)가 이미지 획득부(1100)으로부터 이미지 데이터를 수신하지 못하는 경우, 움직임 신호(Sm)를 OIS 드라이버 IC(1300)에 제공하는 것으로 기술하였다. 다만, 움직임 신호(Sm)에 따른 렌즈 배럴의 이동은, 보상 알고리즘의 적용에 따라 적절히 보상될 수 있으므로, 이미지 획득부(1100)가 언제나 이미지 데이터를 획득하기 위하여, OIS 드라이버 IC(1300)는 광축에 수직한 적어도 하나의 방향으로 렌즈 배럴을 기준 변위만큼 더 이동시키는 구동 신호(Sdr)를 항상 생성하고, 이미지 처리부(1200)는 이미지 획득부(1100)로부터 제공되는 이미지 데이터에 항상 보상 알고리즘을 적용하는 방식으로 구동될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 렌즈 배럴을 기준 변위만큼 이동함으로써, 뛰어난 시간 분해능 및 동적 범위 특성을 가지는 동적 비전 센서로부터 이미지 데이터를 획득할 수 있다.

이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.

따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

110: 케이스
120: 하우징
210: 렌즈 배럴
300: 캐리어
310: 프레임
320: 렌즈 홀더
400: AF 액츄에이터
500: OIS 액츄에이터
600: 기판
700: 이미지 센서 모듈
800: 조리개 모듈
810: 조리개
820: 마그네트
830: 코일
840: 홀 소자
850: 기판
1000: 액츄에이터
1100: 이미지 획득부
1200: 이미지 처리부
1300: OIS 드라이버 IC
1400: OIS 코일
1500: OIS 마그네트
1600: OIS 위치 센서

Claims (16)

1. 렌즈 배럴을 통해 입사된 광에 따라 이미지 데이터를 출력하는 동적 비전 센서를 포함하는 이미지 획득부;
   상기 이미지 획득부로부터 제공되는 이미지 데이터를 이미지 프로세싱하는 이미지 처리부; 및
   상기 렌즈 배럴의 흔들림을 보정하는 액츄에이터; 를 포함하고,
   상기 이미지 처리부는, 상기 이미지 획득부로부터 출력되는 상기 이미지 데이터에 따라, 상기 렌즈 배럴을 광축에 수직한 적어도 하나의 방향으로 기준 변위만큼 이동시키는 움직임 신호를 생성하여, 상기 액츄에이터에 제공하고,
   상기 이미지 처리부는,
   상기 이미지 획득부로부터 상기 이미지 데이터를 수신하지 못하는 경우, 상기 움직임 신호를 생성하고, 상기 이미지 획득부로부터 기준 시간 동안, 상기 이미지 데이터를 수신하는 경우, 상기 움직임 신호를 생성하지 않는
   카메라 모듈.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 이미지 처리부는,
   상기 이미지 획득부로부터 상기 이미지 데이터를 수신하는 경우, 상기 움직임 신호를 생성하지 않는 카메라 모듈.
   
5. 제1항에 있어서, 상기 이미지 처리부는,
   상기 움직임 신호의 제공에 의해, 상기 이미지 획득부로부터 이미지 데이터가 수신되는 경우, 상기 이미지 데이터에 보상 알고리즘을 적용하는 카메라 모듈.
   
6. 제5항에 있어서, 상기 이미지 처리부는,
   상기 보상 알고리즘에 의해, 상기 렌즈 배럴의 기준 변위만큼의 이동을 보상하는 카메라 모듈.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 동적 비전 센서는, 피사체가 움직이거나, 상기 피사체의 조도가 변화하는 경우, 상기 이미지 데이터를 획득하는 카메라 모듈.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 이미지 데이터는 피사체의 에지 정보를 포함하는 카메라 모듈.
   
9. 제8항에 있어서, 상기 이미지 처리부는,
   상기 에지 정보에 이미지 재구성 알고리즘을 적용하여, 상기 피사체의 이미지를 복원하는 카메라 모듈.
   
10. 렌즈 배럴을 통해 입사된 광에 따라 이미지 데이터를 출력하는 동적 비전 센서를 포함하는 이미지 획득부;
    상기 이미지 획득부로부터 제공되는 이미지 데이터를 이미지 프로세싱하는 이미지 처리부; 및
    상기 렌즈 배럴의 흔들림에 따라, 상기 렌즈 배럴을 광축에 수직한 적어도 하나의 방향으로 이동시키는 액츄에이터; 를 포함하고,
    상기 이미지 처리부는,
    상기 이미지 획득부로부터 상기 이미지 데이터를 수신하지 못하는 경우, 상기 액츄에이터에 제공하기 위한 움직임 신호를 생성하고, 상기 이미지 획득부로부터 기준 시간 동안, 상기 이미지 데이터를 수신하는 경우, 상기 움직임 신호를 생성하지 않고,
    상기 액츄에이터는, 상기 렌즈 배럴을 광축에 수직한 적어도 하나의 방향으로 기준 변위만큼 더 이동시키는 카메라 모듈.
    
11. 제10항에 있어서, 상기 이미지 처리부는,
    상기 이미지 데이터에 보상 알고리즘을 적용하는 카메라 모듈.
    
12. 제11항에 있어서, 상기 이미지 처리부는,
    상기 보상 알고리즘에 의해, 상기 렌즈 배럴의 기준 변위만큼의 이동을 보상하는 카메라 모듈.
    
13. 제10항에 있어서,
    상기 동적 비전 센서는, 피사체가 움직이거나, 상기 피사체의 조도가 변화하는 경우, 상기 이미지 데이터를 획득하는 카메라 모듈.
    
14. 제12항에 있어서,
    상기 동적 비전 센서는, 상기 액츄에이터에 의한 상기 렌즈 배럴의 기준 변위만큼의 이동에 따라, 상기 이미지 데이터를 획득하는 카메라 모듈.
    
15. 제10항에 있어서,
    상기 이미지 데이터는 피사체의 에지 정보를 포함하는 카메라 모듈.
    
16. 제15항에 있어서, 상기 이미지 처리부는,
    상기 에지 정보에 이미지 재구성 알고리즘을 적용하여, 상기 피사체의 이미지를 복원하는 카메라 모듈.

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