KR20070019893A - 휴대폰 줌 카메라 모듈 및 그 제어방법 - Google Patents

휴대폰 줌 카메라 모듈 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 휴대폰 광학 줌 카메라 모듈에 관한 것으로서, 상기 카메라 모듈의 경통 내측에서 이미지 센서에 결상되는 물체의 크기를 결정하기 위해 촬상 대상 면인 상부면과 이미지 센서 면인 하부면 사이에서 상하 운동을 하면서 이동하는 제1렌즈부, 상기 제1렌즈부의 하부에 장착되어 제1렌즈부와 연동하여 광학 수차를 보정하고 상기 제1렌즈부의 하단면과 이미지 센서 면인 하부면 사이에서 상하운동을 하면서 이동하는 제2렌즈부, 상기 제2렌즈부의 하부에 장착, 고정되어 촬영 대상과의 거리에 따라 이미지 센서면에 핀트(Pint)를 조정하는 제3렌즈부, 상기 제1,2렌즈부가 상기 경통의 내측에서 상하로 슬라이딩 이동할 수 있도록 상기 제1,2렌즈부의 거리를 조절하기 위한 일측의 형상기억합금과 상기 조절된 거리를 유지하기 위한 타측의 바이어스 스프링으로 구성된 제1,2렌즈조정부, 상기 제1,2렌즈조정부에 의해 이동하는 제1,2렌즈부가 상기 경통의 내측에 고정될 수 있도록 형상기억합금으로 구성된 제1,2렌즈고정부, 상기 제1,2렌즈조정부를 구성하는 형상기억합금이 40℃ 이상의 특정 온도에 도달하면 0~3㎜ 범위에서 상기 제1렌즈부와 제2렌즈부의 이동거리가 조절될 수 있도록 전류를 인가하거나 차단하는 전류제어부로 구성된다.
휴대폰, 카메라 모듈, 줌, 형상기억합금, 렌즈

Description

휴대폰 줌 카메라 모듈 및 그 제어방법{Mobile phone zoom camera module and control method thereof}
도 1은 종래 휴대폰 카메라 모듈에서 줌 인, 줌 아웃이 구현되는 실시예를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 휴대폰 줌 카메라 모듈의 경통 내부를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 휴대폰 줌 카메라 모듈의 경통 일부를 확대한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 휴대폰 줌 카메라 모듈의 제어방법을 나타낸 흐름도.
도 5는 본 발명에 따른 휴대폰 줌 카메라 모듈의 렌즈고정부를 일부 확대한 도면.
** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **
10 : 경통 20 : 제1렌즈부
25 : 이미지 센서 30 : 제2렌즈부
40 : 제3렌즈부
100 : 경통 110 : 제3렌즈부
120 : 제2렌즈부 125 : 렌즈부간 거리 조절 형상기억합금
126 : 바이어스 스프링 127 : 제2렌즈조정부
128 : 제2렌즈고정부
130 : 제1렌즈부 135 : 렌즈부간 거리 조절 형상기억합금
136 : 바이어스 스프링 137 : 제1렌즈조정부
138 : 제1렌즈고정부
본 발명은 휴대폰용 카메라의 줌 기능을 구현하기 위한 카메라 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 형상기억합금(Shape Memory Alloy, SMA)을 렌즈가 삽입되는 경통 내에 장착하여 전류를 인가하여 40℃ 이상의 특정 온도에서 상기 형상기억합금으로 이루어진 렌즈조정부의 길이가 온도에 따라 조절되도록 하는 것을 특징으로 하는 휴대폰 줌 카메라 모듈 및 그 제어방법에 관한 것이다.
휴대폰에 사용되는 카메라에서 화질의 손실 없이 촬영 화면 배율을 변환하는 광학 줌 기능을 구현하기 위해서는 도 1에서 보는 바와 같이 경통(10)이 고정되어 있으면서 제1,2,3렌즈부(20, 30, 40)를 각각 독립적으로 고정 또는 단순 직선상으로 이동시켜 화면 내에 촬영 대상물을 촬영할 때 렌즈로 입사되는 광선의 각도인 화각을 변환하여야 한다. 상기 제1렌즈부(20)는 이미지 센서(25)에 결상되는 물체의 크기를 결정하며, 제2렌즈부(30)는 상기 제1렌즈부(20)와 연동하여 광학 수차를 보정하고, 제3렌즈부(40)는 피사체 거리에 따라 센서(25)면에 핀트(Pint)를 맞추는 것을 특징으로 한다.
상기 광학 줌 카메라 모듈에서 화면 배율을 조정하는 렌즈를 이동시키는 종래 방법은 화각 조정 렌즈의 홀더를 손으로 직접 조작하여 이동시키는 수동방식과 화각 조정 렌즈의 홀더를 모터와 기어의 조합으로 가동시키는 모터 드라이브 방식이 있다. 상기 모터 드라이브 방식은 그 구조에 따라 솔레노이드 방식과 스텝핑 모터(Stepping Motor) 방식으로 구분되는데 상기 솔레노이드 방식은 내부 경통과 외부 경통에 모두 자석과 코일을 배치하고 상기 코일에 흘리는 전류의 양을 조절함으로써 전자기력의 세기를 조절하여 경통을 구동하는 방식으로 정밀제어가 가능하지만 상대적으로 전력소모가 많다는 단점이 있고, 상기 스텝핑 모터 방식은 초기 디지털 카메라에 채용되었던 방식으로 충격에 약하고 소음이 발생하기 때문에 캠코더폰에 적용하기 어렵다는 단점이 있다.
또한 휴대폰이라는 소형 장치에 광학 줌을 위한 장치를 탑재하여야 하는 특성상 탑재 공간의 제약과 전력의 과도한 소모, 내구성 및 안정성을 요하기는 어렵다는 문제점이 있었다.
따라서, 종래 줌 기능이 구현된 카메라 모듈에서는 수동방식을 통해 화각 조정 렌즈를 조정하는 경우에는 그 조작이 불편하고 상품성이 낮다는 문제점이 있었고, 상기 모터 드라이브 방식에서는 구조가 복잡하고 부피가 크다는 문제점과 전동 모터를 사용함으로써 과도한 전력을 소모하고, 정밀한 부품을 사용하여야 하기 때문에 내구성 및 안정성이 낮고 제조비용이 비싸다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 휴대폰 카메라에서 화질의 손실 없이 촬영 화면 배율을 변환하기 위한 광학 줌에 있어서 카메라 모듈의 경통 내에 장착되는 제1, 2, 3렌즈부에 형상기억합금으로 구성된 렌즈조정부를 각각의 렌즈부에 설치하여 전류를 인가함에 따라 상기 렌즈조정부의 이동거리를 제어함으로써 그 구조가 간단하고 저전력으로도 구동이 가능하며 내구성 및 안정성이 보장될 뿐만 아니라 제조 비용도 저렴한 휴대폰 광학 줌 카메라 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 휴대폰 광학 줌 카메라 모듈에 관한 것으로서, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 도 2는 본 발명에 따른 휴대폰 카메라 모듈의 단면을 나타낸 도면으로 상기 카메라 모듈의 경통(100) 내측에서 이미지 센서에 결상되는 물체의 크기를 결정하기 위해 촬상 대상 면인 상부면과 이미 지 센서 면인 하부면 사이에서 상하 운동을 하면서 이동하는 제1렌즈부(130)와;
상기 제1렌즈부(130)의 하부에 장착되어 제1렌즈부(130)와 연동하여 광학 수차를 보정하고 상기 제1렌즈부(130)의 하단면과 이미지 센서 면인 하부면 사이에서 상하운동을 하면서 이동하는 제2렌즈부(120)와;
상기 제2렌즈부(120)의 하부에 장착, 고정되어 촬영 대상과의 거리에 따라 이미지 센서면에 핀트(Pint)를 조정하는 제3렌즈부(110)와;
상기 제1,2렌즈부(130, 120)가 상기 경통(100)의 내측에서 상하로 슬라이딩 이동할 수 있도록 상기 제1,2렌즈부(130, 120)의 거리를 조절하기 위한 일측의 형상기억합금(135, 125)과 상기 조절된 거리를 유지하기 위한 타측의 바이어스 스프링(136, 126)으로 구성된 제1,2렌즈조정부(137, 127)와;
상기 제1,2렌즈조정부(137, 127)에 의해 이동하는 제1,2렌즈부(130, 120)가 상기 경통(100)의 내측에 고정될 수 있도록 형상기억합금으로 구성된 제1,2렌즈고정부(138, 128)와;
상기 제1,2렌즈조정부(135, 125)를 구성하는 형상기억합금(135, 125)이 40℃ 이상의 특정 온도에 도달하면 0~3㎜ 범위에서 상기 제1렌즈부(130)와 제2렌즈부(120)의 이동거리가 조절될 수 있도록 전류를 인가하거나 차단하는 전류제어부; 로 이루어진다.
도 3은 본 발명에 따른 줌 카메라 모듈 중 제1,2렌즈부(130, 120)를 확대한 도면으로 상기 도 3에서 보는 바와 같이 제1,2렌즈부(130, 120)간 이동거리를 조정 하는 제1,2렌즈조정부(137, 127)에 대해서 상기 제1,2렌즈조정부(137, 127)를 구성하는 형상기억합금(135, 125) 코일의 간격과 굵기를 다르게 설정하여 40℃ 이상의 특정 온도에 이르면 상기 제1렌즈부(130)와 제2렌즈부(120)가 동시에 각기 다른 이동거리 비율로 조정하여 줌 기능을 구현할 수 있으며, 상기 제1,2렌즈조정부(135, 125)는 제1,2렌즈부(130, 120)의 거리를 조절하기 위한 일측의 형상기억합금과 상기 조절된 거리를 유지하기 위한 타측의 바이어스 스프링(136, 126)으로 구성되는데 상기 바이어스 스프링(136, 126)은 형상기억합금으로 이루어진 바이어스 형상기억합금으로도 구성될 수도 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 첨부된 도 4는 본 발명에 따른 휴대폰 줌 카메라 모듈의 렌즈고정부를 확대한 도면으로 상기 도 4에서 도시된 바와 같이 제1,2렌즈고정부(138, 128)에서 전류제어부가 전류를 차단하여 제1,2렌즈부(130, 120)의 중심부에 형성되어 형상기억합금으로 이루어진 상기 제1,2렌즈고정부(138, 128)의 온도가 40℃ 이하의 특정 온도로 내려가면 수축되었던 제1,2렌즈고정부(138, 128)가 원래 형태인 원의 형상으로 복원되어 상기 제1,2렌즈부(130, 120)를 경통(100)의 내측에 고정시키는 것을 특징으로 한다.
상술한 구성을 가지는 본 발명의 일실시예에 따른 휴대폰 광학 줌 카메라 모듈의 제어방법을 도 5를 통해 상세히 설명하면 다음과 같다. 상기 도 5는 본 발명에 따른 휴대폰 줌 카메라 모듈의 제어방법을 나타낸 흐름도이다.
상기 휴대폰 카메라를 통해 작동 모드를 선택하여 촬상 대상물을 선택하여 줌 인(Zoom In) 또는 줌 아웃(Zoom Out)을 조정하는 줌 버튼에 의해 화각을 조정하는 제1단계와;
상기 제1단계에서 줌 인 또는 줌 아웃을 선택하여 화각을 조정하면 전류제어부에서 제1,2렌즈부(130, 120)의 형상기억합금(135, 125)에 전류를 인가하여 제1,2렌즈조정부(137, 127)의 길이를 조절하는 제2단계와;
상기 제2단계에서 제1렌즈부(130)의 렌즈조정부(137) 길이가 조절되면 카메라 모듈의 경통(100) 내에 설치된 제1렌즈부(130)가 상하로 이동하여 이미지 센서에 결상되는 물체의 크기를 결정하는 제3단계와;
상기 제3단계에서 제1렌즈부(130)가 상하로 이동함과 동시에 제2렌즈부(120)의 렌즈조정부(127) 길이가 조절되어 상하로 이동하면서 상기 제1렌즈부(130)와 연동하여 광학 수차를 보정하는 제4단계와;
상기 제4단계에서 광학 수차 보정을 위해 제2렌즈부(120)가 이동한 후 전류제어부에서 상기 제1,2렌즈조정부(137, 127)에 전류를 차단하여 온도가 40℃ 이하의 특정 온도로 내려가면 수축되었던 제1,2렌즈고정부(138, 128)가 원래 형태인 원의 형상으로 복원되어 상기 제1,2렌즈부(130, 120)를 경통(100)의 내측에 고정시키는 제5단계와;
상기 제5단계에서 제1,2렌즈부(130, 120)가 고정되면 제3렌즈부(110)는 상기 촬상 대상물과의 거리에 따라 이미지 센서면에 핀트(Pint)를 조정하는 제6단계; 로 구성된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 휴대폰 카메라에서 화질의 손실 없이 촬영 화면 배율을 변환하기 위한 광학 줌에 있어서 카메라 모듈의 경통 내에 장착되는 제1, 2, 3렌즈부에 형상기억합금을 각각의 렌즈부에 설치하여 전류 인가에 따라 상기 형상기억합금으로 이루어진 렌즈조정부의 이동거리를 제어함으로써 그 구조가 간단하고, 소형이며 저전력으로도 구동이 가능하고, 내구성 및 안정성이 보장될 뿐만 아니라 제조비용도 저렴한 휴대폰 줌 카메라 모듈 및 그 제어방법을 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 휴대폰 카메라에서 화질의 손실 없이 촬영 화면 배율을 변환하기 위한 광학 줌 카메라 모듈에 있어서,
    상기 카메라 모듈의 경통(100) 내측에서 이미지 센서에 결상되는 물체의 크기를 결정하기 위해 촬상 대상 면인 상부면과 이미지 센서 면인 하부면 사이에서 상하 운동을 하면서 이동하는 제1렌즈부(130)와;
    상기 제1렌즈부(130)의 하부에 장착되어 제1렌즈부(130)와 연동하여 광학 수차를 보정하고 상기 제1렌즈부(130)의 하단면과 이미지 센서 면인 하부면 사이에서 상하운동을 하면서 이동하는 제2렌즈부(120)와;
    상기 제2렌즈부(120)의 하부에 장착, 고정되어 촬영 대상과의 거리에 따라 이미지 센서면에 핀트(Pint)를 조정하는 제3렌즈부(110)와;
    상기 제1,2렌즈부(130, 120)가 상기 경통(100)의 내측에서 상하로 슬라이딩 이동할 수 있도록 상기 제1,2렌즈부(130, 120)의 거리를 조절하기 위한 일측의 형상기억합금(135, 125)과 상기 조절된 거리를 유지하기 위한 타측의 바이어스 스프링(136, 126)으로 구성된 제1,2렌즈조정부(137, 127)와;
    상기 제1,2렌즈조정부(137, 127)에 의해 이동하는 제1,2렌즈부(130, 120)가 상기 경통(100)의 내측에 고정될 수 있도록 형상기억합금으로 구성된 제1,2렌즈고정부(138, 128)와;
    상기 제1,2렌즈조정부(135, 125)를 구성하는 형상기억합금(135, 125)이 40℃ 이상의 특정 온도에 도달하면 0~3㎜ 범위에서 상기 제1렌즈부(130)와 제2렌즈부(120)의 이동거리가 조절될 수 있도록 전류를 인가하거나 차단하는 전류제어부; 로 이루어진 휴대폰 줌 카메라 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1,2렌즈부(130, 120)간 이동거리를 조정하는 제1,2렌즈조정부(137, 127)에 대해서 상기 제1,2렌즈조정부(137, 127)를 구성하는 형상기억합금(135, 125) 코일의 간격과 굵기를 다르게 설정하여 40℃ 이상의 특정 온도에 이르면 상기 제1렌즈부(130)와 제2렌즈부(120)가 동시에 각기 다른 이동거리 비율로 조정하여 줌 기능을 구현하는 것을 특징으로 하는 휴대폰 줌 카메라 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1,2렌즈조정부(137, 127)에서 상기 제1,2렌즈부(130, 120)간 조절된 거리를 유지하기 위한 타측의 바이어스 스프링(136, 126)은 바이어스 형상기억합금으로도 구성될 수 있는 것을 특징으로 하는 휴대폰 줌 카메라 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1,2렌즈고정부(138, 128)에서 전류제어부가 전류를 차단하여 제1,2렌즈부(130, 120)의 중심부에 형성되어 형상기억합금으로 이루어진 상기 제1,2렌즈고정부(138, 128)의 온도가 40℃ 이하의 특정 온도로 내려가면 수축되었던 제1,2렌즈고정부(138, 128)가 원래 형태인 원의 형상으로 복원되어 상기 제1,2렌즈부(130, 120)를 경통(100)의 내측에 고정시키는 것을 특징으로 하는 휴대폰 줌 카메라 모듈.
  5. 휴대폰 카메라에서 화질의 손실 없이 촬영 화면 배율을 변환하기 위한 광학 줌 카메라 모듈의 제어방법에 있어서,
    상기 휴대폰 카메라를 통해 작동 모드를 선택하여 촬상 대상물을 선택하여 줌 인(Zoom In) 또는 줌 아웃(Zoom Out)을 조정하는 줌 버튼에 의해 화각을 조정하는 제1단계와;
    상기 제1단계에서 줌 인 또는 줌 아웃을 선택하여 화각을 조정하면 전류제어부에서 제1,2렌즈부(130, 120)의 형상기억합금(135, 125)에 전류를 인가하여 제1,2렌즈조정부(137, 127)의 길이를 조절하는 제2단계와;
    상기 제2단계에서 제1렌즈부(130)의 렌즈조정부(137) 길이가 조절되면 카메라 모듈의 경통(100) 내에 설치된 제1렌즈부(130)가 상하로 이동하여 이미지 센서에 결상되는 물체의 크기를 결정하는 제3단계와;
    상기 제3단계에서 제1렌즈부(130)가 상하로 이동함과 동시에 제2렌즈부(120) 의 렌즈조정부(127) 길이가 조절되어 상하로 이동하면서 상기 제1렌즈부(130)와 연동하여 광학 수차를 보정하는 제4단계와;
    상기 제4단계에서 광학 수차 보정을 위해 제2렌즈부(120)가 이동한 후 전류제어부에서 상기 제1,2렌즈조정부(137, 127)에 전류를 차단하여 온도가 40℃ 이하의 특정 온도로 내려가면 수축되었던 제1,2렌즈고정부(138, 128)가 원래 형태인 원의 형상으로 복원되어 상기 제1,2렌즈부(130, 120)를 경통(100)의 내측에 고정시키는 제5단계와;
    상기 제5단계에서 제1,2렌즈부(130, 120)가 고정되면 제3렌즈부(110)는 상기 촬상 대상물과의 거리에 따라 이미지 센서면에 핀트(Pint)를 조정하는 제6단계; 로 이루어진 휴대폰 줌 카메라 모듈의 제어방법.
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