KR20120062403A - 카메라 모듈의 액추에이터 불량 검출 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 카메라 모듈의 액추에이터 불량 검출 시스템에 관한 것으로, 본 발명은 사각형의 변의 중심에 각각 마크가 부착되어 있는 대각선 시야각 차트, 상기 대각선 시야각 차트를 촬영하는 카메라 모듈, 상기 카메라 모듈의 액추에이터에 제어신호를 포워드 방향 및 리버즈 방향으로 각각 인가하고, 상기 카메라 모듈에서 촬영된 상기 대각선 시야각 차트의 상기 포워드 방향의 대각선 시야각 및 상기 리버즈 방향의 대각선 시야각을 측정하고, 동일한 상기 제어신호에 대해 상기 포워드 방향의 대각선 시야각과 상기 리버즈 방향의 대각선 시야각의 절대 차이값이 설정된 기준 오차값 이상이면 상기 카메라 모듈의 상기 액추에이터를 불량으로 판단하는 제어부를 포함한다.

Description

카메라 모듈의 액추에이터 불량 검출 시스템{System for detecting actuator error of camera module}
본 발명은 카메라 모듈의 액추에이터 불량 검출 시스템에 관한 것이다.
카메라 모듈은 렌즈를 포함한 광학계에 의해 결상된 영상 광을, 씨씨디(CCD, charge coupled device)나 씨모스(CMOS, complementary metal-oxide semiconductor)와 같은 광전 변환 소자에 의해 전기신호로 광전 변환한 후, 광전 변환된 영상 신호에 소정의 영상 처리를 실시하여, 정지 영상이나 동영상을 출력하는 장치를 말한다.
일반적으로, 카메라 모듈에는 피사체까지의 거리를 측정하고 포커스 렌즈를 자동적으로 이동하여 초점이 맞는 사진을 촬영할 수 있게 하는 오토 포커스(AF, auto focus) 기능이 내장되어 있다.
카메라 모듈에서는 오토 포커스를 위해 액추에이터(actuator)를 사용하여 렌즈를 원하는 위치로 움직여 포커스를 맞추게 된다. 액추에이터는 입력되는 전류의 세기에 비례하여 렌즈를 이동시키는 렌즈 구동부이다.
도 1은 액추에이터의 히스테리시스를 정의한 그래프이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 액추에이터에 전류가 인가되는 방식은 포워드(forward) 방식과, 리버즈(reverse) 방식이 있으며, 포워드 방식은 0부터 최대 전류까지 순차적으로 전류가 액추에이터에 인가되는 구간을 가지며, 리버즈 방식은 최대 전류에서 0까지 순차적으로 전류가 액추에이터에 인가되는 구간을 가진다.
액추에이터 히스테리시스(hysteresis)는 액추에이터의 구동 구간의 중간 지점((max-min)/2)에서 포워드 구간의 전류값과 리버즈 구간의 전류값 사이 차이의 절대값을 의미한다.
종래에는 액추에이터 히스테리시스를 계산하는 장비가 없어 레이저 장비를 이용하여 액추에이터의 물리적인 불량에 따라 카메라 모듈의 불량을 판정하는 불편함이 있었다.
본 발명은 대각선 시야각(DFOV)를 이용하여 액추에이터의 불량을 판단할 수 있는 카메라 모듈의 액추에이터 불량 검출 시스템을 제공한다.
본 발명의 한 특징에 따르면, 사각형의 변의 중심에 각각 마크가 부착되어 있는 대각선 시야각 차트, 상기 대각선 시야각 차트를 촬영하는 카메라 모듈, 상기 카메라 모듈의 액추에이터에 제어신호를 포워드 방향 및 리버즈 방향으로 각각 인가하고, 상기 카메라 모듈에서 촬영된 상기 대각선 시야각 차트의 상기 포워드 방향의 대각선 시야각 및 상기 리버즈 방향의 대각선 시야각을 측정하고, 동일한 상기 제어신호에 대해 상기 포워드 방향의 대각선 시야각과 상기 리버즈 방향의 대각선 시야각의 절대 차이값이 설정된 기준 오차값 이상이면 상기 카메라 모듈의 상기 액추에이터를 불량으로 판단하는 제어부를 포함하는 카메라 모듈의 액추에이터 불량 검출 시스템이 제공된다.
본 발명의 실시 예에서는 액추에이터에 포워드 방향과 리버즈 방향으로 제어신호를 인가하고, 각 제어신호별 포워드 방향의 대각선 시야각과 리버즈 방향의 대각선 시야각을 측정하고, 각 제어신호에 대하여 포워드 방향의 대각선 시야각과 리버즈 방향의 대각선 시야각 사이의 절대 차이값을 계산하고, 절대 차이값이 설정된 기준 오차값 이상이면 액추에이터를 불량품으로 판단함으로써, 카메라 모듈에 촬상되는 대각선 시야각 차트의 대각선 시야각을 이용하여 액추에이터의 불량을 쉽게 판단할 수 있다.
또한, 액추에이터의 불량을 판단하는 기준 오차값을 액추에이터의 종류에 따라 변경함으로써, 액추에이터의 종류에 관계없이 액추에이터의 불량을 쉽게 판단할 수 있다.
도 1은 액추에이터의 히스테리시스를 정의한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈의 액추에이터 불량 검출 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 카메라 모듈 및 제어부의 개략적인 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 액추에이터 구동 전류와 액추에이터 구동 DAC code의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5a 및 도 5b는 이미지 센서(130)에 촬상된 대각선 시야각 차트의 영상 이미지의 예시도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 대각선 시야각(DFOV)를 나타내는 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 포워드 방향 및 리버즈 방향으로 인가된 DAC code에 대응되는 대각선 시야각을 나타내는 그래프이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈의 액추에이터 불량 검출 시스템 에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기도 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈의 액추에이터 불량 검출 시스템의 개략적인 구성도이고, 도 3은 본 발명의 카메라 모듈 및 제어부의 개략적인 구성도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 액추에이터 구동 전류와 액추에이터 구동 DAC code의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 시스템은 대각선 시야각(DFOV) 차트(10), 카메라 모듈(100), 제어부(200)를 포함한다.
대각선 시야각(DFOV, Diagonal Field Of View) 차트(10)는 설정된 거리만큼 카메라 모듈(100)과 이격 설치되어 있으며, 카메라 모듈(100)과 대각선 시야각 차트(10)의 거리(B)는 이후 대각선 시야각을 계산하는 요소가 된다.
대각선 시야각 차트(10)에는 가상의 사각형의 변의 중심에 각각 4개의 마크가 부착 또는 형성되어 있으며, 사각형의 대각선 길이는 마크 실제 대각길이(C)로서 이후 대각선 시야각을 계산하는 요소가 된다.
카메라 모듈(100)은 거리(B)만큼 대각선 시야각 차트(10)와 이격되어, 제어부(200)로부터 입력되는 제어신호에 따라 포커스를 변화시키면서 대각선 시야각 차트(10)를 촬영하고, 촬영한 영상 이미지를 제어부(200)로 출력한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 카메라 모듈(100)은 렌즈부(110), 액추에이터(120), 이미지 센서(130)를 포함한다.
렌즈부(110)는 광 에너지를 입사하는 적어도 하나 이상의 렌즈로 구성되어 있으며, 액추에이터(120)의 구동에 의해 광축 방향으로 상하 이동한다.
액추에이터(120)는 렌즈부(110)에 연결되어 제어부(200)로부터 인가되는 전류 또는 DAC code에 대응하여 렌즈부(110)를 광축 방향을 따라 상하로 이동시킨다. 본 발명에서 액추에이터(120)는 VCM(Voice coil Motor) 액추에이터와 같이 전류(또는 DAC code)에 대응하여 렌즈를 광축 방향을 따라 상하로 이동시키는 액추에이터에 관한 것으로, 아래에서는 설명의 편의상 액추에이터로 명명한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 액추에이터의 구동 전류와 DAC code는 상호 비례하므로, 액추에이터(120)가 렌즈부(110)를 광축 방향의 상측으로 이동시키는 거리는 액추에이터(120)에 인가되는 전류의 세기 및 DAC code의 크기에 비례한다. 아래에서는 설명의 편의상 액추에이터(120)가 인가되는 DAC code에 의해 구동되는 것을 대표하여 설명한다.
이미지 센서(130)는 렌즈부(110)의 하부에 위치하여, 렌즈부(110)를 통해 입사되는 광 에너지를 전기적인 신호로 변환하고, 전기적인 신호로 변환된 영상 이미지를 제어부(200)로 출력한다.
제어부(200)는 액추에이터(120)를 구동하기 위해 액추에이터(120)에 DAC code)를 인가하는 액추에이터 제어부(210)와, 액추에이터(120)의 의해 렌즈부(110)의 위치가 변화하면서 입력되는 영상 이미지의 대각선 시야각(DFOV)를 측정하는 대각선 시야각 측정부(220)와, 대각선 시야각 측정부(220)에서 측정된 대각선 시야각을 이용하여 액추에이터 히스테리시스(hysteresis) 불량을 검출하는 불량 검출부(230)를 포함한다.
액추에이터 제어부(210)는 1차적으로 0부터 최대 DAC code까지 스텝(step)별로 code를 증가시키는 포워드 방향으로 액추에이터(120)에 DAC code를 인가하고, 2차적으로 최대 DAC code에서 0까지 스텝별로 code를 감소시키는 리버즈 방향으로 액추에이터(120)에 DAC code를 인가한다.
그러면, 액추에이터(120)는 액추에이터 제어부(210)에서 인가되는 DAC code에 대응하여 렌즈부(110)를 구동시키고, 이미지 센서(130)에는 렌즈부(110)의 위치 변화에 따라 대각선 시야각 차트(10)를 촬영한 영상 이미지가 촬상된다.
도 5a 및 도 5b는 이미지 센서(130)에 촬상된 대각선 시야각 차트의 영상 이미지의 예시도로서, 도 5a는 원거리에서 촬상된 대각선 시야각 차트의 영상 이미지이고, 도 5b는 근거리에서 촬상된 대각선 시야각 차트의 영상 이미지이다.
도 5a는 이미지 센서(130)의 외곽이 대각선 시야각 차트의 외곽보다 큰 경우를 나타낸 것으로, 이 경우에는 대각선 시야각 값이 상대적으로 큰 경우로서, 영상 이미지의 실제 대각길이에 대하여 마크 실제 대각길이가 작은 경우를 나타낸다.
도 5b는 이미지 센서(130)의 외곽보다 대각선 시야각 차트의 외곽이 큰 경우를 나타낸 것으로, 이 경우에는 대각선 시야각 값이 상대적으로 작은 경우로서, 영상 이미지의 실제 대각길이에 대하여 마크 실제 대각길이가 큰 경우를 나타낸다.
대각선 시야각 측정부(220)는 도 5a 및 도 5b에 도시된 이미지 센서(130)를 통해 입력되는 영상 이미지의 대각선 시야각을 계산한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 대각선 시야각(DFOV)를 나타내는 도면으로, 대각선 시야각(DFOV)은 하기 수학식 1에 의해 계산될 수 있다.
Figure pat00001
여기서, A는 이미지 센서(130)가 영상 이미지를 촬상할 수 있는 이미지 센서의 "실제 대각길이", B는 카메라 모듈(200)과 대각선 시야각 차트(10)와의 거리이다.
이미지 대각 실제길이(A)는 하기 수학식 2에 의해 계산될 수 있다.
Figure pat00002
여기서, D는 이미지 센서(130)의 "실제 대각길이"를 픽셀 단위로 계수한 "픽셀 대각길이"이고, C는 이미지 센서(130)에 촬상된 대각선 시야각 차트(10)의 영상 이미지 중 마크에 의해 결정된 "마크 실제 대각길이"이고, E는 마크 실제 대각길이(C)를 픽셀 단위로 계수한 "마크 픽셀 대각길이"이다.
수학식 2를 수학식 1에 대입하면, 대각선 시야각(DFOV)는 하기 수학식 3과 같다.
Figure pat00003
여기서, B는 카메라 모듈(200)과 대각선 시야각 차트(10)와의 거리이고, C는 이미지 센서(130)에 촬상된 대각선 시야각 차트(10)의 영상 이미지 중 마크에 의해 결정된 마크 실제 대각길이이고, D는 이미지 센서(130)의 실제 대각길이를 픽셀 단위로 계수한 픽셀 대각길이고, E는 마크 실제 대각길이(C)를 픽셀 단위로 계수한 마크 픽셀 대각길이이다.
이와 같이, 대각선 시야각 측정부(220)는 액추에이터 제어부(210)의 포워드 방향과 리버즈 방향에 따라 인가되는 DAC code에 대응되는 대각선 시야각을 측정하여, 도 7a 및 도 7b와 같은 그래프로 대각선 시야각을 저장한다. 이때, 대각선 시야각 측정부(220)는 별도의 메모리를 포함하여, 도 7a 및 도 7b와 같은 액추에이터 제어부(210)의 구동 전류에 대응되는 대각선 시야각을 메모리에 저장한다.
도 7a 및 도 7b는 포워드 방향 및 리버즈 방향으로 인가된 DAC code에 대응되는 대각선 시야각을 나타내는 그래프로서, 도 7a는 양품의 액추에이터의 대각선 시야각을 나타내는 예시도이고, 도 7 b는 불량품의 액추에이터의 대각선 시야각을 나타내는 예시도이다.
불량 검출부(230)는 각 스텝별 DAC code에 대해 포워드 방향의 대각선 시야각과 리버즈 방향의 대각선 시야각 사이의 절대 차이값을 계산하고, 계산된 절대 차이값과 설정된 기준 오차값을 비교한다.
이때, 기준 오차값은 액추에이터의 종류에 따라 변경 가능하다.
불량 검출부(230)는 도 7a와 같이 각 스텝별 절대 차이값이 모두 설정된 기준 오차값 미만이면, 히스테리시스가 발생하지 않았다고 판단하여 액추에이터(120)를 양품으로 판단한다.
그러나, 불량 검출부(230)는 도 7b와 같이 각 스텝별 절대 차이값 중 어느 스텝(대략 280~300)에서의 절대 차이값이 설정된 기준 오차값 이상이면, 히스테리시스가 발생한 것으로 판단하여 액추에이터(120)를 불량품으로 판단한다.
이와 같이, 본 발명에서는 액추에이터(120)에 포워드 방향과 리버즈 방향으로 DAC code를 인가하고, 각 DAC code별 포워드 방향의 대각선 시야각과 리버즈 방향의 대각선 시야각을 측정하고, 각 DAC code에 대하여 포워드 방향의 대각선 시야각과 리버즈 방향의 대각선 시야각 사이의 절대 차이값을 계산하고, 절대 차이값이 설정된 기준 오차값 이상이면 액추에이터(120)를 불량품으로 판단함으로써, 카메라 모듈에 촬상되는 대각선 시야각 차트의 대각선 시야각을 이용하여 액추에이터의 불량을 쉽게 판단할 수 있다.
또한, 액추에이터의 불량을 판단하는 기준 오차값을 액추에이터의 종류에 따라 변경함으로써, 액추에이터의 종류에 관계없이 액추에이터의 불량을 쉽게 판단할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 대각선 시야각 차트
100: 카메라 모듈
110: 렌즈부
120: 액추에이터
130: 이미지 센서
200: 제어부
210: 액추에이터 제어부
220: 대각선 시야각 측정부
230: 불량 검출부

Claims (8)

  1. 사각형의 변의 중심에 각각 마크가 부착되어 있는 대각선 시야각 차트,
    상기 대각선 시야각 차트를 촬영하는 카메라 모듈, 및
    상기 카메라 모듈의 액추에이터에 제어신호를 포워드 방향 및 리버즈 방향으로 각각 인가하고, 상기 카메라 모듈에서 촬영된 상기 대각선 시야각 차트의 상기 포워드 방향의 대각선 시야각 및 상기 리버즈 방향의 대각선 시야각을 측정하고, 동일한 상기 제어신호에 대해 상기 포워드 방향의 대각선 시야각과 상기 리버즈 방향의 대각선 시야각의 절대 차이값이 설정된 기준 오차값 이상이면 상기 카메라 모듈의 상기 액추에이터를 불량으로 판단하는 제어부를 포함하는 카메라 모듈의 액추에이터 불량 검출 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어신호는 전류의 세기인 카메라 모듈의 액추에이터 불량 검출 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 포워드 방향은 0부터 최대 전류까지 스탭별로 증가하면서 상기 제어신호를 인가하는 방향이고, 상기 리버즈 방향은 상기 최대 전류에서 0까지 스탭별로 감소하면서 상기 제어신호를 인가하는 방향인 카메라 모듈의 액추에이터 불량 검출 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어신호는 DAC code인 카메라 모듈의 액추에이터 불량 검출 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 포워드 방향은 0부터 최대 DAC code까지 스탭별로 증가하는 상기 제어신호를 인가하는 방향이고, 상기 리버즈 방향은 상기 최대 DAC code 에서 0까지 스탭별로 감소하는 상기 제어신호를 인가하는 방향인 카메라 모듈의 액추에이터 불량 검출 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기준 오차값은 상기 액추에이터의 종류에 따라 변경 가능한 카메라 모듈의 액추에이터 불량 검출 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 대각선 시야각(DFOV)은 하기 수학식에 의해 계산되는 카메라 모듈의 액추에이터 불량 검출 시스템.
    Figure pat00004

    (여기서, A는 상기 카메라 모듈이 이미지를 촬상할 수 있는 이미지의 실제 대각길이이고, B는 상기 대각선 시야각 차트와 상기 카메라 모듈 사이의 거리임)
  8. 제6항에 있어서,
    상기 대각선 시야각은 하기 수학식에 의해 계산되는 카메라 모듈의 액추에이터 불량 검출 시스템.
    Figure pat00005

    (여기서, B는 상기 대각선 시야각 차트와 상기 카메라 모듈 사이의 거리이고, C는 상기 카메라 모듈에 촬상된 상기 대각선 시야각 차트의 영상 이미지 중 상기 마크에 의해 결정된 마크 실제 대각길이이고, D는 상기 카메라 모듈에 영상이 촬상될 수 있는 영역의 실제 대각길이를 픽셀 단위로 계수한 픽셀 대각길이이고, E는 상기 마트 실제 대각 길이(C)를 픽셀 단위로 계수한 마크 픽셀 대각길이임)
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