KR20160099883A - 손떨림 보정 장치 및 이를 포함하는 카메라 모듈 - Google Patents

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KR20160099883A
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Abstract

본 발명은 손떨림 보정 장치 및 이를 포함하는 카메라 모듈에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은 회전 각속도를 검출하는 각속도 센서; 가속도를 검출하는 가속도 센서; 상기 각속도 센서 및 상기 가속도 센서의 출력 신호에 기초하여 보정 회전각을 연산하고, 상기 보정 회전각을 적분하여 보정 각위치를 출력하는 회전각 연산부; 상기 보정 각위치에 기초하여 렌즈 모듈을 제어하는 렌즈 제어부; 및 상기 제어 신호에 따라 렌즈 배럴의 위치를 조절하는 렌즈 모듈을 포함할 수 있다.

Description

손떨림 보정 장치 및 이를 포함하는 카메라 모듈 {OPTICAL IMAGE STABILIZER AND CAMERA MODULE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 손떨림 보정 장치 및 이를 포함하는 카메라 모듈에 관한 것이다.
최근 모바일 기기 내에도 카메라 모듈이 장착되고 있다. 카메라 모듈에는 렌즈, 렌즈배럴 및 렌즈를 구동하는 드라이버 IC(Integrated circuit)등이 포함된다.
한편, 모바일 기기에 장착된 카메라 모듈은 일반 카메라에 비해 렌즈 구경이 작기 때문에 영상 촬영시 일반 카메라보다 광량이 부족하다.
따라서, 이러한 카메라 모듈은 부족한 광량을 보상하기 위해 상대적으로 느린 셔터 스피드를 사용하게 되는데, 이 경우 미세한 손떨림에도 화상의 흔들림이 발생하여 선명한 이미지를 얻기 어렵다.
이러한 손떨림이나 기기의 흔들림에 의해 발생되는 이미지의 불안정함을 해소하기 위해서 다양한 손떨림 보정 장치(OIS: Optical Image Stabilization)에 대한 기술이 연구되고 있다.
한국 공개특허공보 제2014-0088310호
본 발명의 일 목적은 카메라의 회전 운동뿐 아니라, 수직 및 수평 운동에 대해서도 손떨림 보정이 가능한 손떨림 보정 장치 및 이를 포함하는 카메라 모듈을 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 각속도를 검출하는 자이로 센서 및 가속도를 검출하는 가속도 센서의 출력 신호에 기초하여 보정 회전각을 연산하는 회전각 연산부; 및 상기 보정 회전각에 기초하여 렌즈 모듈을 제어하는 렌즈 제어부를 포함하는 손떨림 보정 장치가 제공된다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 회전 각속도를 검출하는 자이로 센서; 가속도를 검출하는 가속도 센서; 상기 자이로 센서 및 가속도 센서의 출력 신호에 기초하여 회전각을 연산하는 회전각 연산부; 상기 회전각에 기초하여 렌즈 모듈을 제어하는 렌즈 제어부; 및 상기 제어 신호에 따라 렌즈 배럴의 위치를 조절하는 렌즈 모듈을 포함하는 카메라 모듈이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 손떨림 보정 장치 및 이를 포함하는 카메라 모듈은 카메라의 회전 운동뿐 아니라, 수직 및 수평 운동에 대해서도 손떨림 보정을 수행할 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 수평 및 수직 운동을 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 손떨림 보정 장치 및 이를 포함하는 카메라 모듈을 나타내는 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다.
그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다.
또한, 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 수평, 수직 운동을 설명하기 위한 개략도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈(Camera)은 카메라 모듈에 포함된 자이로 센서(미도시)를 이용하여 회전각(Rotation)을 연산할 수 있다.
상기 자이로 센서를 이용하여 연산한 회전각은 카메라 모듈(Camera)의 수평 및 수직 운동을 고려하지 않았으므로 정확도가 떨어질 수 있으나, 가속도 센서를 이용하여 정확도를 향상 시킬 수 있다.
예를 들어, 카메라 모듈(Camera)이 Z축 방향으로 하강 운동을 하는 경우 자이로 센서에 의해서는 Z축 방향의 하강 운동에 따른 회전각이 검출될 수 없으나, 가속도 센서에 의해서는 Z축 방향의 하강 운동에 따른 회전각이 검출될 수 있다.
구체적으로, 가속도 센서의 출력 신호를 적분하여 Z축 방향의 하강 운동에 따른 이동거리(dz)를 연산하고, 상기 이동거리(dz) 및 초점거리(d)를 이용하여 회전각을 연산할 수 있다.
이를 위해, 상기 카메라 모듈(Camera)은 가속도 센서 및 자이로 센서를 포함하는 6축 센서(미도시)를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 손떨림 보정 장치 및 이를 포함하는 카메라 모듈을 나타내는 블록도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은 각속도 센서(110), 가속도 센서(120), 손떨림 보정 장치(200), 및 렌즈 모듈(300)을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 손떨림 보정 장치(200)은 회전각 연산부(210) 및 렌즈 제어부(220)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 렌즈 모듈(300)은 렌즈 구동기(310) 및 홀센서(320)을 포함할 수 있다.
상기 각속도 센서(110)는 각속도를 검출하여 각속도 센서(110)의 출력 신호(Ω)를 손떨림 보정 장치(200)로 출력할 수 있고, 상기 가속도 센서(120)는 가속도를 검출하여 가속도 센서(120)의 출력 신호(Acc)를 손떨림 보정 장치(200)로 출력할 수 있다.
구체적으로, 상기 각속도 센서(110)는 모바일 기기 또는 카메라 등의 흔들림을 검출하는 센서로써 2축 또는 3축 이상의 자이로 센서(Gyro Sensor)가 사용될 수 있으며, 움직임의 각속도를 검출하는 역할을 수행할 수 있다.
또한, 상기 가속도 센서(120)는 모바일 기기 또는 카메라 등의 수평 및 수직 이동 가속도를 검출하는 센서로써 2축 또는 3축 이상의 가속도 센서가 사용될 수 있다.
상기 각속도 센서(110)의 출력 신호(Ω) 및 상기 가속도 센서(120)의 출력 신호(Acc)를 전달받은 회전각 연산부(210)는 상기 각속도 센서(110)의 출력 신호(Ω) 및 상기 가속도 센서(120)의 출력 신호(Acc)에 기초하여 보정 회전각을 연산할 수 있다.
여기서, 상기 손떨림 보정 장치(200)는 상기 가속도 센서(120)의 출력 신호(Acc)가 임계치 이상인 경우 수평 및 수직 운동으로 판단하고, 가속도 센서(120)의 출력 신호(Acc)를 회전각 연산부(210)에 전달하는 이동 상태 감지부(220)을 더 포함할 수 있다.
다만, 설계에 따라 상기 가속도 센서(120)의 출력 신호(Acc)는 직접 상기 회전각 연산부(210)에 입력될 수도 있다.
또한, 상기 회전각 연산부(210)는 상기 각속도 센서(110)가 회전 각도를 검출하는 과정에서 잡음성분에 의해 각속도 센서(110)의 출력 신호(Ω)에 포함된 누적오차(drift)를 제거하기 위해 보정을 수행할 수 있다.
한편, 상기 회전각 연산부(210)는 상기 가속도 센서(120)의 출력 신호(Acc)를 적분하여 산출한 이동거리 및 초점거리에 기초하여 연산한 회전각을 상기 가속도 센서(120)의 출력 신호(Ω) 에 기초하여 연산한 회전각에 합하여 상기 보정 회전각을 연산할 수 있다.
여기서, 도 2에는 도시하지 않았지만, 상기 초점거리는 화상 데이터를 처리하는 프로그램을 구동하는 연산 회로로부터 산출되거나, 사용자에 의해 설정되어 상기 회전각 연산부(210)에 입력될 수 있다.
이에 따라, 카메라의 회전 운동뿐 아니라 카메라의 수평 또는 수직에 따른 카메라의 이동을 검출하여 보정 회전각을 연산할 수 있으므로, 보다 정확한 손떨림 보정이 가능하다.
보정 회전각을 연산한 후, 상기 회전각 연산부(210)는 상기 보정 회전각을 적분하여 보정 각위치를 렌즈 제어부(230)에 출력할 수 있다.
상기 렌즈 제어부(230)는 상기 보정 각위치에 기초한 제어 신호를 상기 렌즈 모듈(300)에 출력할 수 있다.
상기 렌즈 모듈(300)이 포함하는 렌즈 구동기(310)는 상기 제어 신호를 입력 받아 렌즈 또는 렌즈군을 지지하는 렌즈 배럴(미도시)의 위치를 조절할 수 있고, 코일과 마그넷의 전자기력을 이용하는 VCM(Voice coil motor) 방식, 압전소자(Piezo)를 이용한 초음파 모터 방식, 및 형상기억합금의 와이어에 전류를 가하여 구동시키는 방식 등의 방식이 채용될 수 있다.
또한, 홀센서(320)는 렌즈 구동기(310)에 의해 움직인 렌즈 배럴에 의해 지지된 렌즈의 위치 정보를 검출하여 피드백 정보를 출력할 수 있다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
110: 각속도 센서
120: 가속도 센서
200: 손떨림 보정 장치
210: 회전각 연산부
220: 이동 상태 감지부
230: 렌즈 제어부
300: 렌즈 모듈
310: 렌즈 구동기
320: 홀센서

Claims (7)

  1. 각속도를 검출하는 각속도 센서 및 가속도를 검출하는 가속도 센서의 출력 신호에 기초하여 보정 회전각을 연산하고, 상기 보정 회전각을 적분하여 보정 각위치를 출력하는 회전각 연산부; 및
    상기 보정 각위치에 기초하여 렌즈 모듈을 제어하는 렌즈 제어부
    를 포함하는 손떨림 보정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가속도 센서의 출력 신호가 임계치 이상인 경우 수평 또는 수직 운동으로 판단하고, 상기 가속도 센서의 출력 신호를 회전각 연산부에 전달하는 이동 상태 감지부를 더 포함하는 손떨림 보정 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 회전각 연산부는
    상기 가속도 센서의 출력 신호를 적분하여 산출한 이동거리 및 초점거리에 기초하여 연산한 회전각을 상기 가속도 센서의 출력 신호에 기초하여 연산한 회전각에 합하여 상기 보정 회전각을 연산하는 손떨림 보정 장치.
  4. 회전 각속도를 검출하는 각속도 센서;
    가속도를 검출하는 가속도 센서;
    상기 각속도 센서 및 상기 가속도 센서의 출력 신호에 기초하여 보정 회전각을 연산하고, 상기 보정 회전각을 적분하여 보정 각위치를 출력하는 회전각 연산부;
    상기 보정 각위치에 기초하여 렌즈 모듈을 제어하는 렌즈 제어부; 및
    상기 제어 신호에 따라 렌즈 배럴의 위치를 조절하는 렌즈 모듈
    을 포함하는 카메라 모듈
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가속도 센서의 출력 신호가 임계치 이상인 경우 수평, 수직 운동으로 판단하고, 가속도 센서의 출력 신호를 회전각 연산부에 전달하는 이동 상태 감지부를 더 포함하는 카메라 모듈
  6. 제4항에 있어서, 상기 회전각 연산부는
    상기 가속도 센서의 출력 신호를 적분하여 산출한 이동거리 및 초점거리에 기초하여 연산한 회전각을 상기 가속도 센서의 출력 신호에 기초하여 연산한 회전각에 합하여 상기 보정 회전각을 연산하는 카메라 모듈
  7. 제4항에 있어서, 상기 렌즈 모듈은
    현재의 렌즈 배럴의 위치를 검출하여 상기 렌즈 제어부에 피드백하는 홀센서를 더 포함하는 카메라 모듈.

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