KR20120067653A

KR20120067653A - 3차원 입체 카메라 모듈

Info

Publication number: KR20120067653A
Application number: KR1020100129185A
Authority: KR
Inventors: 임해근
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2010-12-16
Filing date: 2010-12-16
Publication date: 2012-06-26
Also published as: KR101182549B1; WO2012081790A1; US9736344B2; US20130265394A1

Abstract

본 발명은 3차원 입체 카메라 모듈에 관한 것으로, 베이스 프레임과, 상기 베이스 프레임에 일정 간격을 두고 배치되는 좌측 및 우측 카메라를 포함하고, 상기 좌측 및 우측 카메라는 상부 케이스 내면에 배치되는 적어도 3개 이상의 코일과, 상기 상부 케이스 내부에 배치되고 렌즈가 설치되는 하우징과, 상기 하우징에 장착되고 상기 코일과 마주보게 배치되는 적어도 3개 이상의 마그넷과, 렌즈에서 결상된 이미지의 광신호를 전기신호로 변환시키는 이미지 센서로 구성되어, 폭주각 제어를 용이하게 할 수 있어 원거리뿐만 아니라 근거리 물체의 입체 영상을 촬영 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

3차원 입체 카메라 모듈{3D STEREOSCOPIC CAMERA MODULE}

본 발명은 3차원 영상을 구현하는 3차원 입체 카메라 모듈에 관한 것이다.

일반적으로 3차원 입체영상 구현을 위해서는 상호 간에 유효한 시차를 갖는 2장 이상의 2차원 영상이 필요하며, 상기와 같은 2장 이상의 2차원 영상을 획득하기 위해 사용되는 카메라를 입체 카메라라고 한다. 상기 입체 카메라는 그 방식에 따라 양안 카메라를 활용하는 방법과 다시점 카메라를 활용하는 방법 등이 있으나, 양안 카메라를 활용하는 방법을 주로 사용한다.

종래의 3차원 입체 카메라는 2 개의 고정된 영상 센서 위에 2 개의 액추에이터를 배치하고, 액추에이터를 수평 이동시켜 렌즈로부터 들어오는 빛이 영상 센서에 맺히는 위치를 변화시켜 주시각 제어를 수행하고 있다.

이러한 3차원 입체 카메라는 액추에이터가 수평 이동만 되기 때문에 중/원거리 입체영상 촬영에는 적합하지만, 거리가 비교적 가까운 입체 영상 촬영에는 부적합한 문제점이 있다.

본 발명은 물체의 거리에 따라서 주시각을 조절할 수 있도록 구현하여 거리가 비교적 가까운 입체 영상촬영에 적합하고 보다 우수한 3D 영상을 구현할 수 있는 3차원 입체 카메라 모듈을 제공한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

일 실시예에 따른 3차원 입체 카메라 모듈은 베이스 프레임과, 상기 베이스 프레임에 일정 간격을 두고 배치되는 좌측 및 우측 카메라를 포함하고, 상기 좌측 및 우측 카메라는 상부 케이스 내면에 배치되는 적어도 3개 이상의 코일과, 상기 상부 케이스 내부에 배치되고 카메라 렌즈가 설치되는 하우징과, 상기 하우징에 장착되고 상기 코일과 마주보게 배치되는 적어도 3개 이상의 마그넷과, 렌즈에서 결상된 이미지의 광신호를 전기신호로 변환시키는 이미지 센서를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 3차원 입체 카메라 모듈은 3D 카메라가 상하 운동 및 좌우 틸팅(Tilting) 가능토록 구성하여 주시각 제어를 용이하게 함으로써, 근거리 입체 영상촬영이 우수한 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 입체 카메라 모듈의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 입체 카메라 모듈의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 입체 카메라 모듈의 작동 상태도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 입체 카메라 모듈의 평면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 입체 카메라 모듈의 분해 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 3차원 입체 카메라 모듈은 베이스 프레임(10)과, 이 베이스 프레임(10)에 일정 간격을 두고 배치되는 좌측 카메라(20) 및 우측 카메라(30)를 포함한다.

여기에서, 좌측 카메라(20)와 우측 카메라(30)는 상하방향 구동 및 틸트 구동이 가능하도록 하여 인간의 눈과 흡사한 입체 3D 카메라를 구현할 수 있도록 하다.

좌측 카메라(20)와 우측 카메라(30)는 동일한 구조를 가지며, 그 하나의 구조를 살펴보면, 도 3에 도시된 바와 같이, 입체 영상을 촬영하기 위한 빛이 입사되는 카메라 렌즈(50)와, 전원이 인가되는 고정부(60)와, 고정부(60) 내부에 일정 갭을 두고 배치되고 카메라 렌즈(50)가 장착되며 고정부(60)와 상호 작용하여 카메라 렌즈(50)를 상하 및 틸트 구동시키는 가동부(70)와, 카메라 렌즈로 들어온 빛을 수광하는 이미지 센서(80)를 포함한다.

카메라 렌즈(50)에는 IR 필터가 포함된다.

고정부(60)는 상하측이 개방된 직육면체 형태를 가지는 상부 케이스(62)와, 상부 케이스(62)의 4 개의 내면에 배치되는 적어도 3개 이상의 코일(64)과, 코일(64)에 각각 연결되어 코일(64)과 전원을 연결하는 코일 FPCB(66)를 포함한다.

상부 케이스(62)는 내부와 외부의 절연을 위해 플라스틱으로 제조되는 것이 바람직하며, 대량생산을 위해 사출성형되는 것도 가능하다. 그리고, 상부 케이스(62)의 외부는 상부 쉴드 캡(68)으로 감싸진다.

코일(64)은 상부 케이스(62)의 내면에 배치되고 트랙 형태로 감겨지는 제1코일(64a)과, 제1코일(64a)과 마주보는 위치의 상부 케이스의 내면에 배치되는 제2코일(64b)과, 제1코일(64a)과 제2코일(64b)과 직각으로 배치되고 서로 마주보게 배치되는 제3코일(64c) 및 제4코일(64d)로 구성된다.

즉, 제1코일(64a)과 제2코일(64b)은 X축방향으로 배열되고, 제3코일(64c)과 제4코일(64d)은 Y축 방향으로 배열된다.

이러한 복수의 코일들(64a,64b,64c,64d)은 코일 FPCB(66)와 각각 연결되어 별도의 전원이 인가된다.

가동부(70)는 상부 케이스(62)의 내부로 삽입되고 상부 케이스(62)와 동일한 직육면체 형태를 가지며, 렌즈 어셈블리가 고정되는 하우징(72)과, 하우징(72)의 4면에 장착되고 코일(64)과 마주보게 배치되고 코일과 동일한 개수를 갖는 마그넷(74)을 포함한다.

마그넷(74)은 직사각형 형태이고, 하우징(72)의 측면에 형성되는 장착홀(71)에 끼워져 고정된다. 이러한 마그넷(74)은 상측과 하측이 각각 서로 다른 극을 갖도록 배치된다. 즉, 상측이 S극이면 하측은 N극으로 구성된다.

그리고, 마그넷(74)은 제1코일(64a)과 마주보게 배치되어 상호 작용하는 제1마그넷(74a)과, 제2코일(64a)과 마주보게 배치되어 상호 작용하는 제2마그넷(74b)과, 제3코일(64c)과 마주보게 배치되어 상호 작용하는 제3마그넷(74c)과, 제4코일(64d)와 마주보게 배치되어 상호 작용하는 제4마그넷(74d)을 포함한다.

그리고, 하우징(72)의 하측에는 하우징(72)을 탄성 가능하게 지지하기 위한 판 스프링(78)이 구비된다.

이미지 센서(50)는 인쇄회로기판(PCB)에 장착되고, 인쇄회로기판(PCB)은 하부 케이스(82)에 설치되어 하부 쉴드 캔(84) 내부에 수납된다.

이미지 센서(50)는 사람이나 사물의 이미지를 촬영하는 기능을 갖는 반도체 소자로, 렌즈에서 결상된 이미지의 광신호를 전기신호로 변환시켜 이미지를 촬영한다.

이와 같이, 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 입체 영상 카메라 모듈의 작용을 다음에서 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 입체 영상 카메라 모듈의 작동 상태도이다.

먼저, 카메라 렌즈(50)를 상하로 구동시킬 경우 X축 상에 배열된 코일(64a,64b)과 Y축 상에 배열된 코일(64c,64d) 둘 다에 전원을 인가하거나 둘 중 어느 하나에 전원을 인가하면 코일(64)과 마그넷(74)의 상호 작용에 의해 하우징(72)이 상하 구동되고, 이에 따라 하우징(72)에 고정된 카메라 렌즈(50)가 상하 구동된다.

그리고, 카메라 렌즈(50)를 틸트 구동시킬 경우 X축 상에 배열된 제1코일(64a) 및 제2코일(64b) 및/또는 Y축 상에 배열된 제3코일(64c)과 제4코일(64d)에 서로 반대방향으로 전원을 인가하면 제1코일(64a)과 제1마그넷(74a)이 상호 작용하여 하우징(72)의 일측면은 하강하고, 제2코일(64b)과 제2마그넷(74b)의 상호 작용에 의해 하우징(72)의 타측면은 상승되어 틸트 구동이 이루어진다. 마찬가지로 제3코일(64c)과 제3마그넷(74c)의 상호 작용에 의해 하우징(72)의 일측면이 하강하고, 제4코일(64d)과 제4마그넷(74d)의 상호 작용에 의해 하우징(72)의 타측면이 상승되어 틸트 구동이 이루어진다.

이에 따라 도 4에 도시된 바와 같이, 폭주각을 제어할 수 있게 된다. 즉, 좌측 카메라(20)가 우측 방향으로 틸트 구동되면 우측 카메라(30)가 좌측방향으로 좌측 카메라의 각도와 동일한 각도로 틸트 구동되어 폭주각(θ1, θ2)을 제어할 수 있게 된다.

원거리 물체를 촬영할 경우 폭주각(θ2)이 작고, 근거리 물체를 촬영할 경우 폭주각(θ1)이 커지게 되는데, 본 실시예에 따른 3차원 입체 카메라 모듈은 근거리 물체를 촬영할 때 좌측 카메라와 우측 카메라를 틸트 구동시킬 수 있어 폭주각 제어가 용이하게 이루어진다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서, 이러한 개량 및 변경은 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

10: 베이스 프레임 20: 좌측 카메라
30: 우측 카메라 50: 카메라 렌즈
60: 고정부 62: 상부 케이스
64: 코일 66: 코일 FPCB
68: 상부 쉴드 캡 70: 가동부
72: 하우징 74: 마그넷
82: 하부 케이스 80: 이미지 센서
84: 하부 쉴드 캡

Claims

베이스 프레임과, 상기 베이스 프레임에 일정 간격을 두고 배치되는 좌측 및 우측 카메라를 포함하고,
상기 좌측 및 우측 카메라는 상부 케이스 내면에 배치되는 적어도 3개 이상의 코일;
상기 상부 케이스 내부에 배치되고 렌즈가 설치되는 하우징;
상기 하우징에 장착되고 상기 코일과 마주보게 배치되는 적어도 3개 이상의 마그넷; 및
렌즈에서 결상된 이미지의 광신호를 전기신호로 변환시키는 이미지 센서를 포함하는 3차원 입체 카메라 모듈.
제1항에 있어서,
상기 상부 케이스는 상하측이 개방된 직육면체 형태로 형성되고, 상기 상부 케이스의 하측에 하부 케이스가 설치되는 3차원 입체 카메라 모듈.
제2항에 있어서,
상기 상부 케이스의 외면은 상부 쉴드 캡으로 감싸지고, 하부 케이스는 하부 쉴드 캡으로 감싸지는 3차원 입체 카메라 모듈.
제2항에 있어서,
상기 코일들은 각각 트랙 형태로 형성되어 상기 상부 케이스의 내면에 고정되는 3차원 입체 카메라 모듈.
제1항에 있어서,
상기 코일은 X축 방향으로 배열되는 제1코일 및 제2코일과, Y축 방향으로 배열되는 제3코일 및 제4코일을 포함하는 3차원 입체 카메라 모듈.
제5항에 있어서,
상기 제1코일, 제2코일, 제3코일 및 제4코일은 각각 개별적으로 전원이 인가되는 3차원 입체 카메라 모듈.
제1항에 있어서,
상기 마그넷은 상기 하우징에 형성된 장착홀에 고정되고 상측과 하측이 서로 다른 극을 갖도록 배치되는 3차원 입체 카메라 모듈.