KR20100023211A - 셔터 일체형 이미지 센서 및 이를 채용한 디지털 카메라 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 셔터 일체형 이미지 센서 및 이를 채용한 디지털 카메라가 개시된다. 상기 셔터 일체형 이미지 센서는 렌즈 유닛을 통과한 피사체의 영상을 전기적인 신호로 변환하는 이미지 센서, 렌즈 유닛과 이미지 센서 사이의 광 경로 상에 배치되는 것으로, 턴-온/턴-오프 되는 작동전압에 따라 광 경로를 개폐하는 기능성 편광필름 및 기능성 편광필름의 양편에 배치되어 작동전압을 인가하는 제1 투명전극 및 제2 투명전극을 포함한다.

본 발명에 의하면, 전기적인 구동 신호를 입력으로 하여 피사체의 영상 흐름을 개폐하는 셔터 구조를 갖추고, 셔터 기능과 이미지 센서 기능을 일체화된 단일 시트(1-sheet)로 집약시킨 셔터 일체형 이미지 센서 및 이를 채용한 디지털 카메라가 제공된다.

Description

셔터 일체형 이미지 센서 및 이를 채용한 디지털 카메라{Integrated Image sensor with shutter and the digital camera having the same}

본 발명은 셔터 일체형 이미지 센서 및 이를 채용한 디지털 카메라에 관한 것으로, 보다 구체적으로 전기적인 구동 신호를 입력으로 하여 피사체의 영상 흐름을 개폐하는 셔터 구조를 갖추고, 셔터 기능과 이미지 센서 기능을 일체화된 단일 시트(1-sheet)로 집약시킨 셔터 일체형 이미지 센서 및 이를 채용한 디지털 카메라에 관한 것이다.

일반적인 카메라에는 렌즈 군을 통하여 유입된 피사체의 광량을 조절하기 위한 셔터 기구로서, 포컬 프레인 셔터(focal plane shutter)가 마련된다. 상기 포컬 프레인 셔터는 이미지 센서의 화면을 차광하는 두 개의 상부막과 하부막이 셔터버튼의 조작과 동시에 연동함으로써 셔터기능을 발휘하게 된다. 상기 포컬 프레인 셔터는 촬영대기상태에서 하부막이 이미지 센서의 화면을 차광하고 그 위에 상부막이 대기하고 있다가 촬영동작이 개시되면, 하부막의 이동으로 노출되는 슬릿형 개구를 사이에 두고 상부막이 하부막을 따라 이동하며, 이미지 센서의 상단으로부터 하단으로 진행되는 슬릿형 개구를 통해 피사체의 영상이 판독되면서 1 화면 분의 영상 데이터가 획득된다.

이러한 포컬 프레인 셔터에서는 복잡한 구동 메커니즘의 특성상, 상부막과 하부막의 이동속도가 정확하게 일치하기 어렵고, 이동속도의 차이에 따른 노출 광량이 서로 달라서 하나의 화면 내에 광량 차이로 인한 노광 얼룩이 발생되는 문제점이 있다. 예를 들어, 셔터시간을 0.12msec로 가정할 때, 상부막이 하부막보다 0.1msec 만 늦어도 이미지 센서 상단의 노출시간은 0.12msec 이지만, 하단의 노출시간은 0.22msec가 되어 상단과 하단의 노출시간이 대략 2배 차이가 난다.

이러한 문제점을 해소하기 위하여, 상부막과 하부막 간의 조정 처리가 필수적이므로 제조 공정이 번거로운 것은 물론이고, 특히 고속 촬영에서는 피사체의 상단과 하단이 엄밀하게 동일한 시간대에서 촬상되지 않기 때문에, 발광 촬영을 위한 스트로보를 동기시키기 어렵다는 문제점도 있다.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 전기적인 구동 신호를 입력으로 하여 피사체의 영상 흐름을 개폐하는 셔터 구조를 갖추고, 셔터 기능과 이미지 센서 기능을 일체화된 단일 시트(1-sheet)로 집약시킨 셔터 일체형 이미지 센서 및 이를 채용한 디지털 카메라를 제공하는 것이다.

상기와 같은 과제 및 그 밖의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 셔터 일체형 이미지 센서는,

렌즈 유닛을 통과한 피사체의 영상을 전기적인 신호로 변환하는 이미지 센서;

상기 렌즈 유닛과 이미지 센서 사이의 광 경로 상에 배치되는 것으로, 턴-온/턴-오프 되는 작동전압에 따라 상기 광 경로를 개폐하는 기능성 편광필름; 및

상기 기능성 편광필름의 양편에 배치되어 상기 작동전압을 인가하는 제1 투명전극 및 제2 투명전극;을 포함한다.

바람직하게, 상기 기능성 편광필름은 상기 작동전압의 턴-오프 상태에서 불규칙적인 편광 배향을 갖다가 상기 작동전압의 턴-온 상태에서 전계 방향을 따라 편광 배향이 정렬되는 다수의 편광입자들을 포함한다.

바람직하게, 상기 기능성 편광필름 및 이미지 센서는 일체적으로 결합된 하나의 시트 부재 내에 마련된다.

바람직하게, 상기 셔터 일체형 이미지 센서는 상기 렌즈 유닛과 이미지 센서 사이의 광 경로 상에 배치되어 피사체의 영상을 광학적으로 보정하기 위한 광학 필터류를 더 포함한다. 이때, 상기 이미지 센서, 기능성 편광필름, 및 상기 광학 필터류는 일체적으로 결합된 하나의 시트 부재 내에 마련될 수 있다.

한편, 상기 광학 필터류는 광학 로우패스 필터, 자외선 차단 필터, 다이크로익 미러 및 원 편광 필터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 제1, 제2 투명전극의 상기 기능성 편광필름과 반대되는 편에는 표면보호필름이 배치될 수 있다.

구체적인 실시 형태에 따라, 상기 기능성 편광필름의 상기 렌즈 유닛 측에는 전방 기판이 배치될 수 있으며, 상기 기능성 편광필름의 상기 이미지 센서 측에는 후방 기판이 배치될 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따른 디지털 카메라는,

피사체의 영상이 도입되는 렌즈 유닛;

상기 렌즈 유닛을 통과한 피사체의 영상을 제1 광 경로 또는 제2 광 경로로 선택적으로 전환시키는 반사 미러;

상기 제1 광 경로 상에 배치된 펜타 프리즘;

상기 펜타 프리즘의 출광 경로 상에 배치된 뷰 파인더;

상기 제2 광 경로 상에 배치되고, 상기 피사체의 영상을 전기적인 신호로 변환하는 이미지 센서;

상기 렌즈 유닛과 이미지 센서 사이에 배치되는 것으로, 턴-온/턴-오프 되는 작동전압에 따라 상기 제2 광 경로를 개폐하는 기능성 편광필름; 및

상기 기능성 편광필름의 양편에 배치되어 상기 작동전압을 인가하는 제1 투명전극 및 제2 투명전극;을 포함한다.

바람직하게, 상기 반사 미러는 피사체의 광 경로를 선택적으로 전환시키기 위해 회전축을 중심으로 선회 구동된다.

바람직하게, 상기 반사 미러는 셔터 버튼의 조작에 따라 피사체의 영상 흐름을 상기 제1 광 경로로부터 상기 제2 광 경로로 전환시킨다.

바람직하게, 상기 기능성 편광필름은 작동전압의 턴-오프 상태에서 불규칙적인 편광 배향을 갖다가 작동전압의 턴-온 상태에서 전계 방향으로 편광 배향이 정 렬되는 다수의 편광입자들을 포함한다.

바람직하게, 상기 기능성 편광필름 및 이미지 센서는 일체적으로 결합된 하나의 시트 부재 내에 마련된다.

바람직하게, 상기 디지털 카메라는 상기 렌즈 유닛과 이미지 센서 사이에 배치되어 피사체의 영상을 광학적으로 보정하기 위한 광학 필터류를 더 포함한다. 이때, 상기 이미지 센서, 기능성 편광필름, 및 상기 광학 필터류는 일체적으로 결합된 하나의 시트 부재 내에 마련될 수 있다.

구체적인 실시 형태에 따라 상기 기능성 편광필름의 상기 렌즈 유닛 측에는 전방 기판이 배치될 수 있다.

본 발명에 의하면, 종래 포컬 플레인 셔터(focal plane shutter)를 대체하여 편광입자의 배향 전환에 따라 광학적 스위치 기능을 수행하는 셔터 구조를 제안함으로써 포컬 플레인 셔터에서 요구되는 광 차단막 간의 정렬문제와, 차단막 간의 속도차에 따른 노광 얼룩 문제를 원천적으로 해소할 수 있다.

특히, 본 발명에서는 피사체의 영상 흐름을 개폐하는 셔터와 피사체의 영상 신호를 광학적인 신호로 변환하는 이미지 센서를 단일 시트(1-sheet) 형태로 일체화시킴으로써 동일한 광학적 보정 기능을 수행하는 필터류가 중복적으로 개재되지 않도록 할 수 있고, 그 결과 저가의 비용으로 제작이 가능함은 물론이고, 1회의 설치 작업으로 장착을 완료할 수 있어서 공정상의 편이가 향상된다. 또한, 본 발명의 셔터 일체형 이미지 센서는 셔터와 이미지 센서가 공간적으로 분리된 구조와 비교 할 때, 장착 공간이 현저히 절약될 수 있어서 카메라의 박형화에 유리하고 미려한 외관을 유지할 수 있다는 장점이 있으며, 특히 피사체의 촛점 거리가 단축될 수 있어서 광각 촬영시에 두드러지게 나타나는 이미지의 왜곡 현상을 효과적으로 제거할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 관한 셔터 일체형 이미지 센서 및 이를 채용한 디지털 카메라에 대해 설명하기로 한다. 본 명세서를 통하여 디지털 카메라란 적정의 촬영 기능을 갖춘 디지털 모바일 기기로서, 단순히 카메라라는 형태적인 특징에 기반하여 분류된 협의의 카메라만을 의미하는 것은 아니며, 캠코더, 휴대폰, PDA 등과 같이 휴대성과 촬영 기능을 겸비한 디지털 기기들을 모두 포괄하는 광의적인 의미로 사용된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 형태에 관한 디지털 카메라의 수직 단면 구조를 개괄적으로 도시한 도면으로, DSLR(Digital Single-Lens Reflex) 디지털 카메라가 도시되어 있다. 도시된 디지털 카메라는 피사체의 영상을 결상시키기 위한 렌즈 유닛(LU)과, 상기 렌즈 유닛(LU)을 통과한 피사체의 영상 흐름을 뷰 파인더(VF) 또는 셔터 일체형 이미지 센서(10) 중 어느 하나로 선택적으로 전환하기 위해 제1 위치(S1)와 제2 위치(S2) 사이에서 선회 구동되는 반사 미러(M)와, 상기 반사 미러(M)와 뷰 파인더(VF) 사이의 광 경로 상에 배치되고 전반사 작용을 통하여 피사체의 영상 흐름을 뷰 파인더(VF)로 도광하는 펜타 프리즘(P)과, 렌즈 유닛(LU)으로부터 직진하는 피사체의 영상 신호를 전기적인 신호로 변환하는 셔터 일체형 이미지 센서(10)를 포함한다.

상기 반사 미러(M)는 셔터 버튼의 조작 여부에 따라 제1 위치(S1)와 제2 위치(S2) 사이에서 선회 동작하며, 렌즈 유닛(LU)을 통한 피사체의 영상 흐름을 뷰 파이더(VF, viewfinder) 로 도광하는 역할을 한다. 셔터 버튼이 눌림과 동시에 상기 반사 미러(M)는 경사진 제1 위치(S1)에서 제2 위치(S2)로 급상승하고, 렌즈 유닛(LU)을 통하여 입사되는 피사체의 영상은 그대로 직진하여 셔터 일체형 이미지 센서(10) 상에 결상된다.

상기 셔터 일체형 이미지 센서(10)는 전방에 배치된 셔터부(100)와 후방에 배치된 센서부(300)를 포함하고, 상기 셔터부(100)와 센서부(300)는 전후 방향으로 서로 밀접하게 결합되어 일체형 구조를 이룬다. 상기 셔터부(100)는 전기적인 입력에 따라 광 투과율이 가변되는 스마트 윈도우 (smart window)로 구현될 수 있다. 상기 셔터부(100)는 외부전원이 차단된 상태에서 불투명한 상태를 유지하여 피사체의 광 경로를 폐쇄하고, 외부전원이 인가되면 광 투명하게 바뀌면서 광 경로를 개방함으로써, 피사체의 광 경로를 개폐하는 기능을 한다. 상기 셔터부(100)를 구성하는 스마트 윈도우로는 기능성을 나타내는 재료의 종류에 따라 액정(LCD; Liquid Crystal Display), 분극입자분산(SPD; Suspended Particle Display), 일렉트로크로믹(EC: Electrchromic glass), 포토크롬(PC;Photochromic glass) 및 써모크롬(LTC; Thermo-chromic glass) 등이 예시될 수 있다.

도 2a 및 도 2b는 셔터부(100)의 동작원리를 설명하기 위한 단면도들로서, 분극입자분산 방식을 적용한 셔터부의 온(on) 상태와 오프(off) 상태를 각각 도시 한 도면들이다. 이해의 편이를 위하여, 일부 막 구조는 실제보다 확대된 스케일로 도시되어 있다. 도면들을 참조하면, 편광입자가 존재하는 미세액정(LC; Liquid Crystal)이 공간상으로 분산되어 있는 기능성 편광필름(150)을 개재하여 양편으로 제1, 제2 투명전극(130a,130b)이 배치되고, 상기 제1, 제2 투명전극(130a,130b)은 양단 간에 작동전압을 턴-온/턴-오프 하는 전원공급장치(180)와 연결되어 있다. 상기 전원공급장치(180)는, 예를 들어, 디지털 카메라의 각 부분을 총괄적으로 제어하는 디지털 신호 처리기(미도시)의 제어하에 작동전압을 턴-온/턴-오프 하게 된다.

도 2a에서 볼 수 있듯이, 투명전극들(130a,130b) 사이에 작동전압이 인가되지 않은 턴-오프 상태에서는 미세액정(LC) 내에 존재하는 편광입자가 불규칙 분산(random brownian) 운동을 하기 때문에 입사광이 흡수 및 산란된다. 그 결과로 기능성 편광필름(150)은 짙은 착색 상태를 유지하고, 피사체의 영상 흐름이 차단되며 피사체의 영상이 센서부(300)로 유입되지 않은 이른바, 셔터-오프 상태가 된다. 한편, 도 2b에서 볼 수 있듯이, 투명전극들(130a,130b) 사이에 작동전압이 인가된 상태에서는 미세액정(LC) 내에 존재하는 편광입자가 전계 방향으로 배열되기 때문에 투명한 상태로 전환된다 그 결과, 피사체의 영상 흐름은 센서부(300)에 도달되고 센서부(300)에 의해 피사체의 영상이 캡쳐되는 이른바, 셔터-온 상태가 된다.

도 3에는 셔터 일체형 이미지 센서(10)의 수직 단면도가 도시되어 있다. 상기 셔터 일체형 이미지 센서(10)는 전후방향으로 밀접하게 결합된 셔터부(100)와 센서부(300)를 갖고, 상기 셔터부(100)와 센서부(300)는 서로 일체적으로 결합되어 있다. 일체적으로 결합되어 있다는 것은 물리적인 손상이나 훼손 없이는 서로에 대해 분리되지 않을 정도로 밀접하게 결합되어 있음을 의미한다. 필요에 따라 상기 셔터부(100)와 센서부(300) 사이에는 피사체 영상을 광학적으로 보정하기 위한 광학 필터류(200)가 개재될 수 있다.

도 4에는 도 3에 도시된 셔터 일체형 이미지 센서를 광축 방향으로 전개하여 도시한 수직 단면도가 도시되어 있다. 이해의 편의를 위하여 일부 막 구조는 실제 보다 확대된 스케일로 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 상기 셔터부(100)는 렌즈 유닛(LU)을 통과한 피사체의 광 경로를 선택적으로 개폐하는 셔터기능을 한다. 상기 셔터부(100)는 다수의 편광 입자들을 포함하는 기능성 편광필름(150)을 구비하고, 상기 기능성 편광필름(150)을 개재하여 서로 마주보게 배치되는 제1 투명전극(130a) 및 제2 투명전극(130b)과, 상기 셔터부(100)의 외 표면을 구성하는 전방 기판(110)을 포함한다. 상기 전방 기판(100)은 절연 특성과 광학적 투명성을 갖는 유리소재의 글라스 기판 또는 PET(polyethylen terephthalate) 등의 광학 플라스틱 소재로 이루어질 수 있으며, 셔터 일체형 이미지 센서(10)의 노출된 외부 표면을 보호하는 기능을 한다. 상기 기능성 편광필름(150)은 편광입자를 포함한 현탁액이 고분자 수지(polymer) 내에 미세액정 형태로 분산된 구조를 갖는다. 상기 기능성 편광필름(150)은 전계가 인가되지 않은 상태에서는 미세액정 내에 존재하는 편광 입자들이 불규칙 분산(random brownian) 운동을 하기 때문에 입사 광이 흡수 및 산란되며 짙은 착색상태를 유지하고(도 2a 참조), 외부 전계를 인가함으로써 편광 입자가 전계 방향으로 배열되며 광 투명한 상태로 전환된다(도 2b 참조).

상기 제1 투명전극(130a)과 제2 투명전극(130b)은 상기 기능성 편광필름(150)을 개재하여 서로 마주보게 배치된다. 상기 제1 투명전극(130a) 및 제2 투명전극(130b)은 각기 전원공급장치(180)의 정극성 단자 및 부극성 단자와 연결될 수 있다. 상기 투명전극(130a,130b)에 대해 전원 공급을 연결 또는 차단시킴으로써 기능성 편광필름(150)을 고 투명/저 투명 상태 사이에서 선택적으로 절환시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 고 투명 상태란 상기 기능성 편광필름(150)의 투과도가 대략 60% 이상인 정도로서 사실상 투명한 상태를 의미하고, 상기 저 투명 상태란 상기 기능성 편광필름(150)의 투과도가 대략 20% 이하인 상태로서 사실상 불투명한 상태를 의미한다. 상기 제1, 제2 투명전극(130a,130b)은 광 투명성과 전기 전도성을 겸비한 투명 전도막으로 구성될 수 있으며, 예를 들어, ITO(Indium Tin Oxide) 막으로 구성될 수 있다.

상기 투명전극(130a,130b)의 편면에는 표면보호필름(120)이 밀착 형성될 수 있다. 상기 표면보호필름(120)은 습기 또는 산소와 같은 외부 유해물질로부터 투명전극(130a,130b)을 보호하는 기능을 하며, 입사광의 불필요한 성분을 배제하고 가시적 광을 추출하기 위하여, 자외선 차단기능을 겸비할 수 있다. 상기 자외선 차단 기능은 자외선 흡수체 및/또는 자외선 반사체를 포함하는 별개의 기능성 필름(미도시)을 전방 기판(110)의 내부 또는 외부에 부가하여 구현할 수도 있으나, 셔터 일체형 이미지 센서(10)의 박형화를 위하여 상기 표면보호필름(120)의 내부에 자외선 흡수체 및/또는 자외선 반사체를 혼입시켜서 상기 표면보호필름(120)을 다기능화시킬 수 있다.

상기 셔터부(100)의 후방에는 피사체의 영상을 광학적으로 보정하기 위한 광학 필터류(200)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 광학 필터류(200)로서 광학 로우패스 필터(220, 적외선 차단 필터)가 배치될 수 있다. 상기 광학 로우패스 필터(220)는 렌즈 유닛(LU)으로부터 유입되는 입사광 중에서 불필요한 적외선 성분을 배제하고, 적색에 민감한 이미지 센서의 색 균형을 이루도록 함으로써 이미지의 감성 색감을 높이는 기능을 한다. 상기 광학 로우패스 필터(220)는, 예를 들어, 적외선 파장대에 선택적으로 반응하는 적외선 흡수체 및/또는 적외선 반사체를 포함하는 적외선 차단용 IR 필름(Infra Radiation Film), 히트 미러 필름(Heat Mirror Film) 등으로 구현될 수 있다. 도시된 바와 같이, 상기 적외선 차단 기능은 별개의 필터 개체(광학 로우패스 필터, 220)로 구현될 수 있지만, 셔터부(100)를 구성하는 임의의 막 구조에 적외선 흡수체 및/또는 적외선 반사체를 편입시킴으로써 외견상 추가되는 필터 구조 없이도 적외선 차단 기능을 구현할 수 있고, 그 일 예로서, 전방 기판(110) 내에 적외선 파장대에 선택적으로 반응하는 염료 또는 안료를 추가하는 방식이 고려될 수 있다. 한편, 상기 광학 필터류(200)에는 적외선 광을 선택적으로 반사하는 다이크로익 미러(210, Dichroic mirror)와, 반사광을 제거하기 위해 선 편광(linear polarized light)을 원 편광(circular polarized light)으로 변환시켜주는 원 편광 필터(250, Phaser layer)가 더 구비될 수 있다.

상기 셔터부(100)의 후방에는 이미지 센서의 기능을 하는 센서부(300)가 배치되어 있다. 상기 센서부(300)는 셔터부(100)를 통하여 유입된 피사체의 광학적인 영상신호를 전기적인 신호로 변환하는 작용을 하며, CCD(Charged Coupled Device) 타입과, CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 타입으로 구현될 수 있으나, 이하에서는 CMOS 형을 일 예로 들어 설명하기로 한다. 상기 센서부(300)는 다수의 포토 다이오드들이 일정한 배열을 이루어 형성된 반도체 기판(미도시)과, 상기 포토 다이오드에 정합하여 R,G,B의 컬러 패턴이 형성되어 있는 컬러 필터층(미도시)을 포함한다. 상기 반도체 기판상에는 포토 다이오드와 트랜지스터 및 배선 라인들이 형성될 수 있다.

도 5에는 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 셔터 일체형 이미지 센서의 수직 단면구조가 개시되어 있다. 도시된 셔터 일체형 이미지 센서(20)는 피사체의 광 경로를 선택적으로 개폐하기 위한 셔터부(180), 피사체의 영상을 광학적으로 보정하기 위한 광학 필터류(200), 그리고 피사체의 영상을 전기적인 신호로 변환하기 위한 센서부(300)가 서로 일체적으로 결합된 구조를 이룬다. 특히, 상기 셔터부(180)는 기능성 편광필름(150)을 사이에 두고 전방 기판(110)과 함께 쌍을 이루어 배치된 후방 기판(160)을 포함한다. 상기 전방 기판(110) 및 후방 기판(160)의 쌍은 기능성 편광필름(150)과 그 양편으로 배치되는 투명전극(130a,130b)을 외부환경으로부터 절연시키고, 외부 충격이나 스크래치 등으로부터 내부구조를 보호함으로써, 개별 공정으로 형성된 셔터부(180)와 센서부(300)의 결합공정에서 셔터부(180)의 취급성을 향상시킬 수 있다.

이하에서는 셔터 일체형 이미지 센서(10)를 적용한 디지털 카메라의 촬영 동작에 대해 설명하기로 한다. 도 1을 참조하면, 렌즈 유닛(LU)을 통해 유입된 피사체의 영상 흐름은 제1 위치(S1)로 경사지게 놓여 있는 반사 미러(M)를 거쳐 상방으 로 반사되고, 펜타 프리즘(P)을 통하여 진행방향이 굴절되면서 뷰 파인더(VF)로 도광된다. 그리고, 전방의 셔터부(100)와 후방의 센서부(300)를 갖춘 셔터 일체형 이미지 센서(10)의 동작과 관련하여, 상기 셔터부(100)는 불투명한 셔터-오프 상태를 유지함으로써 센서부(300)로 향하는 피사체의 광 경로를 차단한다.

한편, 뷰 파인더(VF)를 통하여 피사체에 초점을 맞추고 셔터 버튼을 조작하면, 디지털 카메라의 각 부분을 총괄적으로 제어하는 디지털 신호 처리기(미도시)는 사용자의 셔터 조작에 따라 제1 위치(S1)에 놓여 있던 반사 미러(M)를 제2 위치(S2)로 급선회시키고, 그 결과 렌즈 유닛(LU)을 통과한 피사체의 영상 흐름은 그대로 직진하면서 셔터 일체형 이미지 센서(10)로 도입된다. 한편, 사용자의 셔터 조작에 반응하여 상기 디지털 신호 처리기는 상기 셔터부(100)에 작동전압을 인가하고 그 결과, 상기 셔터부(100)가 광 투명한 상태로 전환되면서 피사체의 영상 흐름이 센서부(300) 상에 결상되고 1 화면 분의 영상 데이터로 변환된다.

상기한 바와 같이, 피사체의 광 경로를 개폐하는 셔터부(100)와 광전변환 기능을 하는 센서부(300)를 일체적으로 형성하여 멀티 기능을 수행하는 단일 시트(1-sheet)로 구성하는 것은 본 발명의 일 특징을 구성한다. 본 발명과 대비되는 구조로서, 셔터부와 센서부가 이격 공간을 개재하여 서로에 대해 분리된 구조를 상정하면, 셔터부를 구성하는 각종의 기능성 필터류와 센서부를 구성하는 기능성 필터류가 사실상 동일한 광학 보정 기능을 수행함에도 불구하고 중복적으로 개재될 필요가 있어서 전체적인 제작비용이 상승하게 되는 것은 물론이고, 셔터부와 센서부의 설치에 많은 장착 공간이 소요됨으로써, 카메라의 전제적인 두께와 중량이 증가하 게 되고, 피사체 영상의 초점거리가 길어지게 되는 결과로 특히 광각 촬영시에 도 6에 도시된 바와 같은 영상의 왜곡 현상이 불가피하다. 본 발명에서는 셔터부(100)와 센서부(300)가 일체화된 단일 시트로 구성됨으로써 카메라의 전체적인 두께와 중량이 감소하게 되어 미려한 외관을 유지할 수 있는 것은 물론이고, 피사체 영상의 초점거리(L)가 단축되어 광각 촬영시에도 영상의 왜곡 현상이 방지된다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 디지털 카메라로서, DSLR(Digital Single-Lens Reflex) 디지털 카메라의 수직 단면 구조를 개괄적으로 도시한 도면이다.

도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 셔터부의 동작원리를 설명하기 위한 단면도들로서, 셔터부의 온(on) 상태와 오프(off) 상태를 각각 도시한 도면들이다.

도 3은 도 1에 도시된 셔터 일체형 이미지 센서의 수직 단면 구조를 보여주는 도면이다.

도 4에는 도 3에 도시된 셔터 일체형 이미지 센서를 광축 방향으로 전개하여 도시한 수직 단면도이다.

도 5는 도 4에 도시된 셔터 일체형 이미지 센서의 변형된 구조를 보여주는 도면이다.

도 6은 광각 촬영시 나타나는 이미지의 왜곡 현상을 보여주는 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

LU : 렌즈 유닛 M : 반사 미러

P : 펜타 프리즘 VF : 뷰 파인더

10,20 : 셔터 일체형 이미지 센서 100,180 : 셔터부

110 : 전방 기판 120a : 제1 투명전극

120b : 제2 투명전극 130 : 표면보호필름

150 : 기능성 편광필름 160 : 후방 기판

200 : 광학 필터류 300 : 센서부

Claims (17)

1. 렌즈 유닛을 통과한 피사체의 영상을 전기적인 신호로 변환하는 이미지 센서;

   상기 렌즈 유닛과 이미지 센서 사이의 광 경로 상에 배치되는 것으로, 턴-온/턴-오프 되는 작동전압에 따라 상기 광 경로를 개폐하는 기능성 편광필름; 및

   상기 기능성 편광필름의 양편에 배치되어 상기 작동전압을 인가하는 제1 투명전극 및 제2 투명전극;을 포함하는 셔터 일체형 이미지 센서.
2. 제1항에 있어서,

   상기 기능성 편광필름은 상기 작동전압의 턴-오프 상태에서 불규칙적인 편광 배향을 갖다가 상기 작동전압의 턴-온 상태에서 전계 방향을 따라 편광 배향이 정렬되는 다수의 편광입자들을 포함하는 것을 특징으로 하는 셔터 일체형 이미지 센서.
3. 제1항에 있어서,

   상기 기능성 편광필름 및 이미지 센서는 일체적으로 결합된 하나의 시트 부재 내에 마련되는 것을 특징으로 하는 셔터 일체형 이미지 센서.
4. 제1항에 있어서,

   상기 렌즈 유닛과 이미지 센서 사이의 광 경로 상에 배치되어 피사체의 영상을 광학적으로 보정하기 위한 광학 필터류를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 셔터 일체형 이미지 센서.
5. 제4항에 있어서,

   상기 이미지 센서, 기능성 편광필름, 및 상기 광학 필터류는 일체적으로 결합된 하나의 시트 부재 내에 마련되는 것을 특징으로 하는 셔터 일체형 이미지 센서.
6. 제4항에 있어서,

   상기 광학 필터류는 광학 로우패스 필터, 자외선 차단 필터, 다이크로익 미러 및 원 편광 필터 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 셔터 일체형 이미지 센서.
7. 제1항에 있어서,

   상기 제1, 제2 투명전극의 상기 기능성 편광필름과 반대되는 편에 배치되는 표면보호필름을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 셔터 일체형 이미지 센서.
8. 제1항에 있어서,

   상기 기능성 편광필름의 상기 렌즈 유닛 측에 배치되는 전방 기판을 더 포함 하는 것을 특징으로 하는 셔터 일체형 이미지 센서.
9. 제1항에 있어서,

   상기 기능성 편광필름의 상기 이미지 센서 측에 배치되는 후방 기판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 셔터 일체형 이미지 센서.
10. 피사체의 영상이 도입되는 렌즈 유닛;

    상기 렌즈 유닛을 통과한 피사체의 영상을 제1 광 경로 또는 제2 광 경로로 선택적으로 전환시키는 반사 미러;

    상기 제1 광 경로 상에 배치된 펜타 프리즘;

    상기 펜타 프리즘의 출광 경로 상에 배치된 뷰 파인더;

    상기 제2 광 경로 상에 배치되고, 상기 피사체의 영상을 전기적인 신호로 변환하는 이미지 센서;

    상기 렌즈 유닛과 이미지 센서 사이에 배치되는 것으로, 턴-온/턴-오프 되는 작동전압에 따라 상기 제2 광 경로를 개폐하는 기능성 편광필름; 및

    상기 기능성 편광필름의 양편에 배치되어 상기 작동전압을 인가하는 제1 투명전극 및 제2 투명전극;을 포함하는 디지털 카메라.
11. 제10항에 있어서,

    상기 반사 미러는 피사체의 광 경로를 선택적으로 전환시키기 위해 회전축을 중심으로 선회 구동되는 것을 특징으로 하는 디지털 카메라.
12. 제10항에 있어서,

    상기 반사 미러는 셔터 버튼의 조작에 따라 피사체의 영상 흐름을 상기 제1 광 경로로부터 상기 제2 광 경로로 전환시키는 것을 특징으로 하는 디지털 카메라.
13. 제10항에 있어서,

    상기 기능성 편광필름은 상기 작동전압의 턴-오프 상태에서 불규칙적인 편광 배향을 갖다가 상기 작동전압의 턴-온 상태에서 전계 방향으로 편광 배향이 정렬되는 다수의 편광입자들을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 카메라.
14. 제10항에 있어서,

    상기 기능성 편광필름 및 이미지 센서는 일체적으로 결합된 하나의 시트 부재 내에 마련되는 것을 특징으로 하는 디지털 카메라.
15. 제10항에 있어서,

    상기 렌즈 유닛과 이미지 센서 사이에 배치되어 피사체의 영상을 광학적으로 보정하기 위한 광학 필터류를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 카메라.
16. 제15항에 있어서,

    상기 이미지 센서, 기능성 편광필름, 및 상기 광학 필터류는 일체적으로 결합된 하나의 시트 부재 내에 마련되는 것을 특징으로 하는 디지털 카메라.
17. 제10항에 있어서,

    상기 기능성 편광필름의 상기 렌즈 유닛 측에 배치되는 전방 기판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 카메라.

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