KR20130046484A

KR20130046484A - 카메라 모듈

Info

Publication number: KR20130046484A
Application number: KR1020110110905A
Authority: KR
Inventors: 김갑용
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2011-10-28
Filing date: 2011-10-28
Publication date: 2013-05-08

Abstract

본 발명은 카메라 모듈에 관한 것이다. 본 발명에 따른 카메라 모듈은 렌즈의 방향이동을 통해 3D영상을 구현할 수 있도록 인가되는 전압에 따라 도전성 액체의 곡률반경을 변화시켜 광축을 변경하는 액체렌즈, 상기 액체렌즈를 통해 촬영한 피사체의 영상을 전기신호로 전환하는 이미지 센서 및 상기 이미지 센서로부터 영상을 좌,우 영상으로 분리하는 이미지시그널프로세서를 포함한다. 따라서 구조의 단순화를 통해 비용절감 및 소형화가 가능한 효과가 있다.

Description

카메라 모듈{CAMERA MODULE}

본 발명은 카메라 모듈에 관한 것이다.

통상적인 카메라 모듈을 통한 3D영상의 구현은 (특허문헌 1)에서 개시하고 있는 2대의 카메라 모듈을 수평으로 배열하여 촬영하는 방식이다. 즉 3D영상을 구현하기 위해서는 하나의 피사체를 서로 다른 각도에서 촬영한 적어도 둘 이상의 이미지가 요구된다.

따라서 이러한 방식은 양안을 대체할 수 있는 2대의 카메라 모듈이 필요한 구조라 할 수 있어 2대의 카메라 모듈의 채택으로 인해 비용의 상승이 부가적으로 발생할 수밖에 없는 근본적인 문제점이 있다.

이를 해결하기 위해서 (특허문헌 2)에서는 하나의 카메라 모듈을 통해 3D영상을 구현하는 기술을 개시하고 있다. 즉 하나의 카메라 모듈을 2대의 카메라가 있는 위치까지 좌,우 왕복구동시키는 방식으로 3D영상을 구현하고 있다.

그러나 상기 (특허문헌 2)에서 개시하고 있는 기술을 통해 3D영상을 구현하기 위해서는 앞서 설명한 바와 같이, 하나의 카메라 모듈을 물리적으로 좌,우 왕복구동시켜야 함으로써, 이를 위한 다수의 구성을 필요로 하는 문제점이 있고, 구조 역시 복잡해져 소형화에 어려움이 발생하는 문제점이 있다.

다른 한편으로 (특허문헌 3)에서는 단안 렌즈를 사용하면서도 복수의 영상을 얻을 수 있는 기술을 개시하고 있다. 그러나 상기 (특허문헌 3)에 따른 카메라 모듈 역시 복수의 거울 및 이를 구성하기 위한 구조를 갖춰야 하므로 여전히 비용적인 측면이나 소형화의 측면에서 문제점을 완전히 해결하지 못하고 있다.

KR

2011-0073045

A

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2011-0009740

A

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2000-0017888

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따라서 본 발명은 앞서 제기한 2대의 카메라 모듈을 사용하거나, 하나의 카메라 모듈을 사용하되, 이를 물리적으로 이동 또는 거울 등을 부가하여 3D영상을 구현하는데 따른 문제점을 해결하기 위해 발명된 것이다.

본 발명의 목적은, 단수의 렌즈를 3D영상을 용이하게 구현할 수 있도록 한 카메라 모듈을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해,

본 발명은 도전성 액체를 포함하며, 인가되는 전압에 따라 상기 도전성 액체의 계면 곡률반경을 변화시켜 광축을 변경하는 액체렌즈;

상기 액체렌즈를 통해 촬영한 피사체의 영상을 전기신호로 전환하는 이미지 센서; 및

상기 이미지 센서로부터 영상을 좌,우 영상으로 분리하는 이미지시그널프로세서(ISP);

를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 도전성 액체는 오일인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 액체렌즈에는 드라이브IC를 통해 20V의 전압이 인가되어 도전성 액체의 계면 곡률반경을 변화시키는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 이미지 센서는 60㎐의 속도를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 이미지시그널프로세서에서 분리된 영상을 3D영상으로 디스플레이하기 위한 디스플레이장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 렌즈의 방향이동을 통한 광축 변경을 통해 3D영상을 용이하게 구현할 수 있게 됨으로써, 구조의 단순화를 통해 3D영상의 구현에 필요한 비용을 효과적으로 절감할 수 있을 뿐만 아니라 소형화가 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 카메라 모듈의 실시 예를 나타내 보인 개략도.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 카메라 모듈(1)은 액체렌즈(10)를 포함한다. 상기 액체렌즈(10)는 도전성 액체를 포함하고, 인가되는 전압에 따라 상기 도전성 액체의 계면 곡률반경을 변화시켜 광축(Optical Axis)을 변경하게 된다.

상기 액체렌즈(10)는 도전성 액체로써, 오일(Oil)을 사용하는 것을 실시 예로 하게 된다. 즉 수용액(Water)과 함께 상기 오일(12)을 좌,우에 전극부가 구비된 투명케이스(11)에 넣고 봉합한 후 드라이브IC를 통해 상기 전극부에 전압을 인가함으로써, 오일(12)의 계면 곡률반경을 변화시켜 광축을 변경하게 된다.

여기서 상기 투명케이스(11)의 좌,우에 구비된 전극부는 설명의 용이함을 위해 이하에서는 제1 전극부(13), 제2 전극부(14)로 지칭함을 밝혀둔다. 다만 상기 "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.

즉 상기 드라이브IC를 통해 평상시 제1, 2 전극부(13)(14)에 5V 전압을 인가한 상태에서 어느 하나에 20V 전압을 인가할 경우 전압 차에 의해 오일(12)의 계면 곡률반경이 변경되는데, 이를 도 1에서 알파(α)로 도시하여 기재하고 있다.

이 상태에서 피사체를 촬영하여 영상을 획득한 후 드라이브IC를 통해 다른 하나에 20V 전압을 인가할 경우 오일(12)의 계면 곡률반경이 반대 측으로 변경되는데, 이 상태에서 피사체를 다시 촬영하여 영상을 획득함으로써, 두 개의 서로 다른 영상 즉, 피사체를 다른 각도에서 바라본 두 개의 영상을 획득하게 된다.

여기서 상기 드라이브IC를 통한 제1,2 전극부(13)(14)에 인가된 전압이 동등한 상태, 즉 전압 차가 발생하지 않는 평상시에는 통상적인 2D영상을 촬영할 수 있게 된다.

한편 본 발명에 따른 카메라 모듈은 상기 액체렌즈(10)를 통해 획득한 영상을 전기적인 신호로 변환할 수 있도록 이미지 센서(20)를 포함한다. 즉 상기 이미지 센서(20)는 액체렌즈(10)를 통해 촬영한 피사체의 영상을 전기적인 신호로 변환하는 역할을 한다.

이러한 이미지 센서(20)는 전하결합소자(Charge-Coupled Device: CCD)나 상보형금속산화반도체(Complementary Metal Oxide Semiconductor: CMOS)와 같은 통상의 소자를 채택하는 것으로 실시 가능하다.

다만 본 발명에 따른 이미지 센서(20)는 3D영상의 최소 FPS(Frames Per Second: 카메라를 통해 매 1초당 필름 영상이 개별적으로 움직이는 숫자)인 30FPS를 용이하게 구현하기 위해 이의 두 배의 속도를 갖는 이미지 센서(20)를 채택하게 된다.

즉 이를 달리 설명하면, 원하는 주파수(㎐)만큼, 예로 30프레임의 3D영상을 원할 경우 이의 두 배의 속도인 60㎐를 갖는 이미지 센서(20)를 채택해야 순차적으로 3D영상을 획득할 수 있게 되는 것이다.

여기서 상기 60㎐는 앞서 설명한 바와 같이, 3D영상의 최소 FPS인 30FPS를 기준으로 하여 설정된 실시 예에 불과한 것으로, 본 발명에 따른 이미지 센서(20)의 주파수(㎐)를 반드시 이로 한정 짓는 것은 아님을 밝혀둔다.

이와 같은 이미지 센서(20)를 통해 전기적인 신호로 변환된 좌,우 영상을 분리할 수 있도록 본 발명에 따른 카메라 모듈(1)은 이미지시그널프로세서(ISP)를 포함한다.

여기서 상기 이미지시그널프로세서(30)와 이미지 센서(20)의 연결 및 이를 통한 좌,우 영상의 분리 알고리즘은 널리 알려진 자명한 사항이므로, 본 발명의 요지를 흐리지 않기 위해 이에 대한 상세한 설명은 생략함을 밝혀둔다.

여기서 본 발명에 따른 카메라 모듈(1)을 이용한 3D영상의 구현은 다음과 같다. 즉 3D영상을 구현하기 위해서는 적어도 둘 이상의 영상이 필요하므로, 먼저 드라이브IC에서 제1 전극부(13)(14)에 20V의 전압을 인가하여 전압 차를 발생시킴으로써, 도전성 액체인 오일(12)의 계면 곡률반경을 변경하여 액체렌즈(10)의 광축을 변경한 후 피사체의 영상을 촬영한다.

이후 상기 드라이브IC에서 제2 전극부(13)(14)에 20V의 전압을 인가하여 도전성 액체인 오일(12)의 계면 곡률반경을 반대편으로 변경한 후 피사체의 영상을 촬영한다. 따라서 이미지 센서(20)에는 두 개의 서로 다른 영상이 저장되는데, 이를 상기 이미지 센서(20)가 전기적 신호로 변환하게 된다.

상기 이미지 센서(20)에서 전기적 신호로 변환된 두 개의 서로 다른 영상은 이미지시그널프로세서(30)에 의해 좌안의 영상으로, 그리고 우안의 영상을 분리된 후 카메라 모듈(1)에 연결된 디스플레이장치(40)를 통해 디스플레이된다. 즉 상기 디스플레이장치(40)는 이미지시그널프로세서(30)에서 분리된 영상을 3D영상으로 디스플레이하여 실질적인 3D영상을 제공하게 되는 것이다.

따라서 본 발명에 따른 카메라 모듈(1)은 광축을 변경하기 위해 종래와 같이 거울 등의 별도의 부품을 이용하지 않고도 좌,우 양안의 시각 차를 통해 3D영상을 용이하게 구현할 수 있어 구조가 간소화함은 물론이고, 소비전력이 적게 된다.

상기 표1은 본 발명에 따른 카메라 모듈(1)과 2대의 카메라 모듈로 3D영상을 구현했을 경우의 시점의 오차를 분석한 결과로써, 6.5㎝의 2대의 카메라 모듈이 존재할 경우 두 개의 실선이 평행으로 유지하는 것을 볼 수 있다.

이와 비교할 때, 본 발명에 따른 카메라 모듈(1)로 액체렌즈(10)의 방향이동효과를 계산할 경우 수평 화각 90°일 경우 약 30㎝부터는 3D효과가 충분함을 알 수 있다. 즉 30㎝이내에서도 좌,우 양안의 카메라를 갖는 3D 카메라 모듈이 갖는 3D효과를 충분히 구현하고 있음을 충분히 알 수 있는 결과라 할 수 있다.

1 - 카메라 모듈 10 - 액체렌즈
11 - 투명케이스 12 - 오일
13 - 제1 전극부 14 - 제2 전극부
20 - 이미지 센서 30 - 이미지시그널프로세스
40 - 디스플레이장치

Claims

도전성 액체를 포함하며, 인가되는 전압에 따라 상기 도전성 액체의 계면 곡률반경을 변화시켜 광축(Optical Axis)을 변경하는 액체렌즈;
상기 액체렌즈를 통해 촬영한 피사체의 영상을 전기신호로 전환하는 이미지 센서(Image Sensor); 및
상기 이미지 센서로부터 영상을 좌,우 영상으로 분리하는 이미지시그널프로세서(ISP);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 도전성 액체는 오일(Oil)인 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
청구항 2에 있어서,
상기 액체렌즈에는 드라이브IC를 통해 20V의 전압이 인가되어 도전성 액체의 계면 곡률반경을 변화시키는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이미지 센서는 60㎐의 속도를 갖는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
청구항 4에 있어서,
상기 이미지시그널프로세서에서 분리된 영상을 3D영상으로 디스플레이하기 위한 디스플레이장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.