KR20070060250A

KR20070060250A - 카메라 모듈 초점 조정 장치 및 오토포커싱 방법

Info

Publication number: KR20070060250A
Application number: KR1020050119387A
Authority: KR
Inventors: 박상훈; 이상언
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2005-12-08
Filing date: 2005-12-08
Publication date: 2007-06-13
Also published as: KR100771827B1

Abstract

본 발명은 카메라 모듈의 초점조정장치 및 오토포커싱 방법에 관한 것으로, 렌즈 및 이미지 센서를 구비한 카메라 모듈의 초점을 조정하는 카메라 모듈 초점 조정 장치에 있어서, 상기 카메라 모듈의 초점을 조정하기 위하여 사용되는 테스트 패턴을 구비한 테스트 차트와 상기 카메라 모듈 사이에 위치하며, 상기 테스트 차트의 패턴을 확대하여 상기 카메라 모듈에 제공하기 위한 투영기 및 상기 카메라 모듈에 접속되어, 상기 이미지 센서에 의해 검출되는 상기 확대된 패턴의 영상이 최적이 되도록 상기 렌즈의 위치를 조정하는 초점조정기를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 초점 조정 장치와, 상기 카메라 모듈의 오토포커싱 방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 초점조정작업 공간을 최소화 할 수 있고, 초점조정을 자동화 하여 수동작업에 의한 불량율 발생을 제고할 수 있다.

카메라 모듈(Camera Module), 초점조정장치(Focusing Apparatus), 오토포커스(Auto-focus)

Description

카메라 모듈 초점 조정 장치 및 오토포커싱 방법{APPARATUS FOR FOCUSING AND METHOD OF AUTO-FOCUSING OF CAMERA MODULE}

도 1a은 종래의 카메라 모듈 초점조정장치의 배치도.

도 1b은 종래의 카메라 모듈 초점조정공정을 위한 차트.

도 2와 도3은 본 발명의 실시형태에 따른 카메라 모듈의 초점조정공정을 위한 카메라 모듈의 초점조정장치의 배치도.

도 4는 본 발명에 따른 카메라 모듈의 오토포커싱을 위한 플로우차트.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11, 21 : 카메라 모듈 11a, 21a : 렌즈

11b, 21b : 이미지센서 12, 22 : 테스트 차트

23 : 투영기 23a : 렌즈 1

23b : 렌즈 2 24 : 라이트 패널

25 : 가상 테스트 차트 31 : 초점조정기

32 : 스위치 33 : 제어부

34 : 제어부

본 발명은 카메라 모듈의 초점조정장치 및 오토포커싱 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 투영기를 사용하는 카메라 모듈의 초점조정장치와 카메라 모듈의 초점조정을 위한 오토포커싱 방법에 관한 것이다.

최근 들어 멀티미디어 기술이 발전함에 따라 휴대형 소형기기에 영상을 촬영하는 기능을 부여하여 상기 휴대형 소형기기를 다기능화하고 있는 추세이다. 이러한 기능을 제공하기 위해서는 카메라 모듈의 장착이 필수적인데, 상기 카메라 모듈은 제품 출시 전에 초점조정공정을 거쳐 초점이 조정된 상태로 출하하여야 한다.

종래에는 초점조정공정을 위해서는 테스트 패턴이 있는 테스트 차트를 카메라 모듈로 촬영한 다음, 촬영된 결과를 모니터 등으로 확인을 하면서 상기 카메라 모듈의 초점을 조정하는 방법을 사용하였다.

종래의 방법에 의해서는 상기 테스트 차트와 카메라 모듈이 일정 거리를 두고 있어야 하고, 상기 거리도 카메라 모듈의 해상도가 높아질수록 더 길어져야 한다. 또한 이러한 초점조정공정은 작업자가 작업자의 경험에 의하여 초점을 조정하는 수동 조작방식이 되기 때문에, 작업자에 달라지면 초점도 달리 조정되는 경우가 많아 초점조정의 정확성과 작업시간에 있어서 문제점이 있다.

도 1a과 도 1b는 종래의 방법에 의한 카메라 모듈의 초점조정공정을 위한 카메라 모듈의 배치도와 차트이다.

도 1a에 도시된 바와 같이 포커싱에 사용되는 테스트 차트(12)는 카메라 모듈(11)과 일정한 거리(H)를 두고 설치된다. 상기 카메라 모듈은 렌즈(11a)와 이미지센서(12a)를 구비하고 있다.

상기 테스트 차트(12)는 도 1b에 도시된 것과 같이 초점조정을 위한 테스트 패턴이 인쇄되어 있으며, 상기 카메라 모듈(11)이 상기 테스트 차트(12)를 촬영하고 촬영된 영상이 모니터 등의 표시장치(미도시)에 나타나면, 상기 테스트 차트(12)의 테스트 패턴에 의하여 상기 표시장치(미도시)에 나타나는 모아레 등의 특성을 작업자가 체크하여 수동으로 상기 렌즈(11a)와 이미지센서(11b) 사이의 거리를 조정하면서 초점조정작업을 하게 된다.

이와 같은 종래의 방식에 의해서는 상기 카메라 모듈(11)과 상기 테스트 차트(12) 사이의 거리(H)는 카메라 모듈의 해상도에 따라 달라지게 되는데 통상적으로 30만 화소급의 카메라인 경우에는 약 0.4m, 130만 화소급의 카메라모듈은 0.95 내지 1.2m가 되어야 하며 200~300만 화소급의 카메라 모듈은 5m이상이 되어야 하며, 이에 따른 테스트 차트(12)의 크기도 커져야 한다.

따라서, 종래의 방법에 의하여는 고해상도의 카메라 모듈을 생산하기 위해서는 기존 생산라인을 이용하여 초점조정공정을 수행할 수 없으며, 새로운 생산라인 을 설치한다 하더라도 넓은 작업공간이 필요하게 된다.

또한, 종래의 방식에 의해서는 상기 표시장치(미도시)에 나타나는 상기 테스트 차트(12)의 테스트 패턴(11b)을 작업자가 직접 육안으로 확인을 하면서 수동으로 상기 렌즈(11a)와 이미지센서(11b)의 거리를 조정하는 작업을 하기 때문에, 작업자 숙련도 등에 의하여 제품의 품질이 차이가 나게 되고, 또한 수동 조작에 의한 작업시간도 길다는 문제점이 있다.

발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 그 목적은 테스트 차트와 카메라 모듈 사이에 투영기를 제공하여 상기 테스트 차트와 상기 카메라 모듈 사이의 거리를 줄여 작업공간의 최소화 하게 하고, 상기 초점조정공정에 오토포커싱 방법을 제공하여 상기 공정을 자동화 하게 하고, 작업자간 편차에 의한 불량을 최소화하는데 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은, 렌즈 및 이미지 센서를 구비한 카메라 모듈의 초점을 조정하는 카메라 모듈 초점 조정 장치에 있어서, 상기 카메라 모듈의 초점을 조정하기 위하여 사용되는 테스트 패턴을 구비한 테스트 차트와 상기 카메라 모듈 사이에 위치하며, 상기 테스트 차트의 패턴을 확대하여 상기 카메라 모듈에 제공하기 위한 투영기 및 상기 카메라 모듈에 접속되어, 상기 이미지 센서에 의해 검출되는 상기 확대된 패턴의 영상이 최적이 되도록 상기 렌즈의 위치를 조정하는 초점조정기를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 초점 조정 장치를 제공한다.

바람직하게, 상기 투영기는 릴레이 렌즈를 구비한 것일 수 있으며, 보다 바람직하게는, 상기 투영기는 상기 차트와 상기 카메라 모듈 사이의 거리를 변경하지 않고 상기 차트의 패턴을 상기 카메라 모듈로 제공하기 위하여, 카메라 모듈의 종류와 해상도에 따라 확대비율을 변경할 수 있는 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 테스트 차트에 빛을 조사하고, 상기 빛에 의해 상기 테스트 차트를 투과한 테스트 패턴 이미지가 상기 투영기 및 상기 카메라 모듈 방향으로 조사될 수 있도록 하는 라이트 패널을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 렌즈와 상기 이미지센서는 서로 나사결합되고, 상기 초점조정기는 상기 렌즈부를 기계적으로 회전시켜 상기 렌즈와 상기 이미지 센서의 거리를 조정하여 상기 카메라 모듈의 초점을 조정하는 것을 수 있으며, 바람직하게는, 상기 초점조정기를 회전시키는 구동장치와 상기 카메라 모듈의 초점조정작업의 기동 신호를 발생하는 스위치 및 상기 카메라 모듈의 렌즈와 이미지센서와의 거리를 조정하고, 각 거리에서의 상기 카메라 모듈로부터의 영상신호를 분석하여 상기 카메라 모듈이 최적의 초점을 갖는 상기 렌즈와 이미지센서의 거리를 구하고, 상기 렌즈와 이미지센서가 상기 거리를 갖도록 상기 구동장치를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있으며, 보다 바람직하게는 상기 구동장치는 DC 스텝모터를 포함하는 것일 수 있다.

또한, 본 발명은,

카메라 모듈에 의하여 촬영되는 테스트 차트의 영상신호를 획득하는 단계와, 상기 획득된 영상신호의 일정 영역에서 휘도 신호를 추출하고, 상기 휘도신호를 고대역 통과 필터(HPF)를 통과시켜 상기 영역의 윤곽 성분을 추출하고, 상기 윤곽성분을 적분한 후 상기 적분된 값을 제곱하여 오토포커스값을 구하는 단계와, 카메라 모듈의 렌즈와 이미지센서 사이의 거리를 달리하고 상기 거리에 따른 오토포커스값을 구하고, 오토포커스값이 최대가 되는 최적의 거리를 구하는 단계 및 상기 카메라 모듈의 렌즈와 이미지 센서의 거리를 상기 최적의 거리로 조정하는 단계를 포함하는 카메라 모듈 오토포커싱 방법을 제공한다.

본 발명의 일실시형태에서, 보다 정확한 초점조정을 하기 위하여 상기 오토포커스 값의 측정되는 일정 영역은 복수의 영역인 것일 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 설명한다.

도 2와 도3은 본 발명의 실시형태에 따른 카메라 모듈 초점조정장치의 배치도이다.

본 발명의 일 실시형태에 의한 카메라 모듈 초점조정장치는, 도 2에 도시된 바와 같이, 라이트 패널(24) 테스트 차트(22), 투영기(23), 카메라 모듈(21) 순으로 배치된다.

라이트 패널(24)은 상기 테스트 차트(22)에 빛을 조사하고, 상기 빛에 의해 상기 테스트 차트(22)를 투과한 테스트 패턴 이미지가 상기 투영기(23) 및 상기 카메라 모듈(21) 방향으로 조사될 수 있도록 한다. 이 경우 상기 테스트 패턴(22)은 투명한 재질에 테스트 패턴이 인쇄된 것일 수 있으며, 테스트 패턴은 도 1b에 도시된 종래 방식에 사용되는 테스트 차트에 인쇄된 테스트 패턴과 동일할 수 있다.

상기 투영기(23)는 상기 테스트 차트(22)의 테스트 패턴을 확대하여 카메라 모듈에 제공하기 위한 것으로, 상기 투영기(23)에 의하여 확대되어 상기 카메라 모듈(21)에 제공되는 테스트 차트의 영상은 테스트 차트의 위치가 가상 차트(25)의 위치에 있는 것과 같은 효과를 제공한다. 따라서, 도 1에서와 같이 상기 투영기(23)가 없는 경우에는 테스트 차트(12)와 카메라모듈 사이의 거리는 H가 되어야 하지만, 상기 투영기(23)에 의하여 테스트 차트(22)는 H' 로 줄어들어 초점조정공정은 종래보다 좁은 공간에서도 실시될 수 있으며, 테스트 차트(22)도 종래의 테스트 차트(12)보다 작은 것일 수 있다.

보다 바람직하게는, 상기 투영기(23)은 릴레이 렌즈일 수 있으며, 도 2와 같이 렌즈 1(23a)과 렌즈 2(23b)를 가질 수 있다. 상기 렌즈 1(23a)과 렌즈 2(23b)의 거리(d1)을 조정함으로써 상기 투영기(23)의 확대비율을 조정할 수 있으며, 따라서, 상기 거리(d1)을 조정함으로써, 상기 테스트 차트(22)와 카메라 모듈(21)사이의 거리(H')를 조정하지 않고 가상 테스트 차트(25)와 카메라 모듈(21) 사이의 거리(H)를 조정할 수 있는 효과가 있다. 그러므로, 상기 카메라 모듈(21)의 해상도가 다를 경우에 상기 렌즈 1(23a)과 렌즈 2(23b)의 거리(d1)만을 조정함으로써 상기 카메라 모듈에 적정 테스트 패턴을 제공하여 하나의 생산라인이 여러 제품에 대하여 초점조정공정을 실시할 수 있다. 또한, 테스트 차트(22)를 카메라 모듈(21)의 해상도에 따라 별도로 제작하지 않고 동일한 테스트 차트를 사용할 수 있다.

상기 테스트 패턴 이미지는 상기 투영기(23)에 의해 확대되고, 상기 카메라 모듈(21)로 보내지며, 상기 카메라 모듈(21)의 이미지 센서(21b)는 상기 투영기를 통과한 상기 테스트 차트의 패턴에 대한 영상을 영상신호로 변환한다. 상기 영상신호는 화상처리기(미도시) 등을 거쳐 표시장치(미도시) 등에 표시되고, 초점조정기(미도시)에 의하여 상기 표시장치(미도시)에 표시되는 테스트 패턴을 분석하여 최적의 초점상태가 되도록 상기 렌즈(21a)와 이미지 센서(21b)의 거리(d2)을 조정한다.

도 3에 도시된 초점조절장치는 전술한 초점조절장치에 스위치(32), 제어부 (33), 초점조정기(31) 및 구동장치(34)가 추가된 것이다.

상기 스위치(32)는 상기 카메라 모듈(21)의 초점조정작업의 기동 신호를 발생하며, 상기 기동신호에 의해 상기 제어부(33)가 상기 초점조정작업을 제어하게 된다.

초점조정기(31)는 카메라 모듈(21)의 초점을 조정하기 위한 것으로, 초점 카메라 모듈(21)의 렌즈(21a)와 이미지센서(21b)는 서로 나사결합되고 상기 초점조정기(31)는 상기 렌즈(21a)를 상기 구동장치(34)로 기계적으로 회전시켜 상기 렌즈(21a)와 상기 이미지 센서(21b)의 거리(d2)를 조정하여 상기 카메라 모듈(21)의 초점을 조정한다.

상기 구동장치(34)는 상기 제어부(33)의 제어신호에 따라 상기 초점조정기(31)를 회전시켜 상기 렌즈(21a)와 상기 이미지 센서(21b)의 거리(d2)를 조정한다. 상기 구동장치(34)는 DC 스텝모터를 포함하는 것일 수 있다.

상기 제어부(33)는 상기 카메라 모듈(21)의 렌즈(21a)와 이미지센서(21b)와의 거리(d2)를 조정하고, 각 거리에서의 상기 카메라 모듈(21)로부터의 영상신호를 분석하여 상기 카메라 모듈(21)이 최적의 초점을 갖는 상기 렌즈(21a)와 이미지센서(21b)의 거리(d2)를 구하고, 상기 렌즈(21a)와 이미지센서(21b)가 상기 거리를 갖도록 상기 구동장치(34)를 제어한다. 상기 제어부(33)는 DSP(Digital Signal Processor)와 모터 구동 IC(Motor Driver IC)를 포함할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 카메라 모듈의 오토포커싱을 위한 플로우차트이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 스위치 등에 의하여 초점조정작업의 기동신호가 입력되면 오토포커싱이 시작되는데, 먼저 카메라 모듈의 렌즈 위치를 초기화 한다(S410). 다음, 카메라 모듈에 의하여 촬영되는 테스트 차트의 영상신호를 획득하고(S420) 상기 획득된 영상신호로부터 일정 영역에서 휘도 신호를 추출하며(S430), 상기 휘도신호를 고대역 통과 필터(HPF)를 통과시켜 상기 영역의 윤곽 성분을 추출하고(S440), 상기 윤곽성분을 적분한 후 상기 적분된 값을 제곱하여 오토포커스값 구한다(S450). 이어 최대 오토포커스 값을 찾았는지 검사하고(S460) 최대 오토포커스 값을 찾은 경우에는(S460-Y) 오토포커스값이 최대가 되는 위치로 상기 카메라 모듈의 렌즈를 이동시키고(S480) 초점조정작업을 종료시킨다. 최대 오토포커스 값을 찾지 못한경우(S460-N)에는 상기 카메라 모듈의 렌즈위치를 조정하여(S470) 다시 오토포커스값을 구하는 과정을 되풀이 한다. 상기와 같은 과정을 통하여 카메라 모듈의 초점을 조정할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서 상기 오토포커스 값을 구하는 영역은 보다 정확한 초점 조정을 위하여 복수의 영역일 수 있다.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이며, 이 또한 첨부된 청구범위에 기재된 기술적 사상에 속한다 할 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 투영기를 테스트 차트와 카메라 모듈 사이에 위치시켜 테스트 차트와 카메라 모듈의 거리를 축소시켜 좁은 작업공간에서도 초점조정작업을 할 수 있게 하고, 투영기의 렌즈 거리를 조절함으로써 서로 다른 종류의 카메라 모듈의 초점을 함께 조절할 수 있는 초점조정기를 제공한다.

또한, 본 발명에 따르면, 카메라 모듈의 오토포커싱 방법에 의하여 카메라 모듈의 초점을 자동으로 조정하게 하여 수동조절에 의한 작업자간의 편차를 줄여 불량발생을 최소화 한다.

Claims

렌즈 및 이미지 센서를 구비한 카메라 모듈의 초점을 조정하는 카메라 모듈 초점 조정 장치에 있어서,

상기 카메라 모듈의 초점을 조정하기 위하여 사용되는 테스트 패턴을 구비한 테스트 차트;

상기 테스트 차트와 상기 카메라 모듈 사이에 위치하며, 상기 테스트 차트의 패턴을 확대하여 상기 카메라 모듈에 제공하기 위한 투영기 및

상기 카메라 모듈에 접속되어, 상기 이미지 센서에 의해 검출되는 상기 확대된 패턴의 영상이 최적이 되도록 상기 렌즈의 위치를 조정하는 초점조정기

를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 초점 조정 장치.
제1항에 있어서,

상기 투영기는 릴레이 렌즈를 구비한 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 초점 조정 장치.
제1항에 있어서,

상기 투영기는 상기 카메라 모듈의 종류와 해상도에 따라 확대비율을 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 초점 조정 장치.
제1항에 있어서,

상기 테스트 차트에 빛을 조사하고, 상기 빛에 의해 상기 테스트 차트를 투과한 테스트 패턴 이미지가 상기 투영기 및 상기 카메라 모듈 방향으로 조사될 수 있도록 하는 라이트 패널을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 초점 조정 장치.
제1항에 있어서,

상기 렌즈와 상기 이미지센서는 서로 나사결합되고,

상기 초점조정기는 상기 렌즈를 기계적으로 회전시켜 상기 렌즈와 상기 이미지 센서의 거리를 조정하여 상기 카메라 모듈의 초점을 조정하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 초점 조정 장치.
제5항에 있어서,

상기 초점조정기를 회전시키는 구동장치;

상기 카메라 모듈의 초점조정작업의 기동 신호를 발생하는 스위치; 및

상기 카메라 모듈의 렌즈와 이미지센서와의 거리를 조정하고, 각 거리에서의 상기 카메라 모듈로부터의 영상신호를 분석하여 상기 카메라 모듈이 최적의 초점을 갖는 상기 렌즈와 이미지센서의 거리를 구하고, 상기 렌즈와 이미지센서가 상기 거리를 갖도록 상기 구동장치를 제어하는 제어부

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 초점 조정 장치.
제5항에 있어서,

상기 구동장치는 DC 스텝모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 초점 조정 장치.
카메라 모듈에 의하여 촬영되는 테스트 차트의 영상신호를 획득하는 단계;

상기 획득된 영상신호의 일정 영역에서 휘도 신호를 추출하고, 상기 휘도신호를 고대역 통과 필터(HPF)를 통과시켜 상기 영역의 윤곽 성분을 추출하고, 상기 윤곽성분을 적분한 후 상기 적분된 값을 제곱하여 오토포커스값을 구하는 단계;

카메라 모듈의 렌즈와 이미지센서 사이의 거리를 달리하고 상기 거리에 따른 오토포커스값을 구하고, 오토포커스값이 최대가 되는 최적의 거리를 구하는 단계; 및

상기 카메라 모듈의 렌즈와 이미지 센서의 거리를 상기 최적의 거리로 조정 하는 단계

를 포함하는 카메라 모듈 오토포커싱 방법.
제8항에 있어서,

상기 오토포커스 값의 측정되는 일정 영역은 복수의 영역인 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 오토포커싱 방법.