WO2019177219A1 - 광학 장치 및 이를 구비하는 이동 단말기 - Google Patents

광학 장치 및 이를 구비하는 이동 단말기 Download PDF

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WO2019177219A1
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우성민
강병길
김종필
현지호
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엘지전자 주식회사
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    • H04M2250/00—Details of telephonic subscriber devices
    • H04M2250/52—Details of telephonic subscriber devices including functional features of a camera

Definitions

  • the present invention relates to an optical device and a mobile terminal having the same, and more particularly, to an optical device for reducing the time required for auto focusing in an optical device having a liquid lens and a mobile terminal having the same.
  • Terminals may be divided into mobile / portable terminals and stationary terminals according to their mobility.
  • the mobile terminal may be further classified into a handheld terminal and a vehicle mounted terminal according to whether a user can directly carry it.
  • the functions of mobile terminals are diversifying. For example, data and voice communication, taking a picture and video with a camera, recording a voice, playing a music file through a speaker system, and outputting an image or video to a display unit.
  • Some terminals have an electronic game play function or a multimedia player function.
  • recent mobile terminals may receive multicast signals that provide visual content such as broadcasting, video, and television programs.
  • such a terminal is a multimedia player having a complex function such as taking a picture or a video, playing a music or video file, playing a game, or receiving a broadcast. Is being implemented.
  • a photographing function is a very important function. Accordingly, research on a camera capable of providing high quality images and miniaturization has been actively conducted. Recently, the camera function of the mobile terminal is approaching the level of replacing the digital camera, and the small camera module can be used in various devices.
  • auto-focusing is a representative method for obtaining an image including a clear subject, and there is a need for improving the function of auto focusing.
  • Representative methods of auto focusing include a contrast detection method (Contrast-Detection Autofocus System) and a phase-difference detection autofocus system.
  • the contrast detection method has an advantage in that an error rarely occurs in focusing compared to the phase difference detection method.
  • the contrast detection method is generally slower than the phase difference detection method because it focuses while moving the lens group.
  • the contrast detection method includes a disadvantage in that the position of the subject cannot be estimated.
  • phase detection may be used to speed up the contrast detection method, this includes a problem that a separate sensor technology is required.
  • a liquid lens having a curvature variable based on the applied electrical signal, an image sensor for converting the light passing through the liquid lens into an electrical signal, received by the image sensor
  • An image processor for calculating a focus value through the electrical signal, a diopter driver for changing a curvature of the liquid lens, a first curvature state of the liquid lens, and a second curvature state corresponding to the distance of the subject after autofocusing
  • a memory for storing in response to an inclination ratio of, and controlling the diopter driver to calculate an inclination ratio of the focus value in the first curvature state and autofocus to the second curvature state through the inclination ratio of the focus value
  • a controller configured to control the inclination ratio of the focus value to a distance from the subject in the first curvature state.
  • the slope ratio of the first region and the second inter-region of curvature changes compared to the focus value of the liquid lens is formed of the liquid lens
  • control unit controls the diopter driving unit to change the curvature of the liquid lens of the first curvature state at least twice to calculate the tilt ratio of the focus value. It provides an optical device.
  • the image processing unit calculates a focus value in the first curvature state and a focus value in the changed curvature state, respectively, in the first area and the second area, The tilt ratio of the focus value is calculated based on the calculated focus value.
  • control unit provides the optical device, characterized in that for controlling the degree of curvature change to be constant in changing the curvature of the liquid lens at least two.
  • control unit calculates an inclination ratio of the focus value by using a normalized focus value between the first area and the second area, wherein the normalized focus value is The calculated focus value is a value changed so as to correspond to a case where the distance between the subject is the same in the first area and the second area.
  • control unit provides an optical device, characterized in that for changing the curvature of the liquid lens to the second curvature state, and further performs auto focusing by a contrast detection method.
  • the first region and the second region are different regions, and provides an optical device, characterized in that to form spherical aberration between the first region and the second region.
  • a liquid lens having a curvature variable based on an applied electrical signal an image sensor for converting light passing through the liquid lens into an electrical signal, the electrical signal received from the image sensor Calculating an inclination ratio of the focus value according to the distance to the subject in the image processing unit for calculating a focus value through the diopter driving unit for changing the curvature of the liquid lens, the memory, and the first curvature of the liquid lens, And a controller configured to store the first curvature state of the liquid lens and the inclination ratio of the focus value in the memory in correspondence with a second curvature state corresponding to the distance to the subject, wherein the inclination ratio of the focus value is determined by the first ratio.
  • a curvature state the curvature of the liquid lens formed between the first region and the second region of the liquid lens according to the distance to the subject.
  • control unit provides the optical device, characterized in that for varying the first curvature state, and stores the tilt ratio and the second curvature state of the focus value in the memory. .
  • control unit controls the diopter driving unit to change the curvature of the liquid lens of the first curvature state at least twice to calculate the tilt ratio of the focus value. It provides an optical device.
  • the image processing unit calculates a focus value in the first curvature state and a focus value in each changed curvature state in the first area and the second area, and the control unit The tilt ratio of the focus value is calculated based on the calculated focus value.
  • control unit provides the optical device, characterized in that for controlling the degree of curvature change is constant in changing the curvature of the liquid lens at least twice.
  • the first region and the second region provides an optical device, characterized in that the distance to the subject is the same.
  • the first region and the second region are different regions, and provide an optical device, including spherical aberration between the first region and the second region.
  • autofocusing may be performed by a contrast detection method to reduce focusing errors.
  • the time required for autofocusing (AF) by the contrast detection method in the optical device having a liquid lens can be shortened.
  • the position of the subject may be estimated while performing the AF by the contrast detection method in the optical device having the liquid lens.
  • the time required for AF by the contrast detection method may be shortened, but a separate sensor technology for separate phase detection may not be required.
  • FIG. 1A is a block diagram illustrating a mobile terminal as an example of the present invention.
  • 1B and 1C are conceptual views of one example of a mobile terminal, viewed from different directions.
  • FIG. 2 is a cross-sectional conceptual view related to the optical apparatus according to the present invention.
  • FIG 3 is an example of a drive block diagram of an optical device having an electrowetting liquid lens according to the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram for describing an autofocus based on a contrast detection method.
  • FIG. 5 is a diagram for comparing and comparing an autofocus with a conventional contrast detection method and an ideal autofocus method.
  • FIG. 6 is an embodiment of an area for comparing focus values of a liquid lens according to the present invention.
  • FIG. 7 is a graph illustrating a focus value (FV) for each region of FIG. 6, corresponding to the curvature of the liquid lens.
  • FIG. 8 is a diagram for describing a case where spherical aberration between regions in FIG. 6 is included.
  • FIG. 9 is a table for explaining data stored in a memory of the optical device according to the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram for describing a case where spherical aberration between regions of FIG. 6 is not included.
  • FIG. 11 is another embodiment of a region for calculating a focus value of an electrowetting liquid lens according to the present invention.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating an autofocus method of an optical apparatus according to the present invention.
  • the mobile terminal described herein includes a mobile phone, a smart phone, a laptop computer, a digital broadcasting terminal, a personal digital assistant, a portable multimedia player, a navigation, a slate PC , Tablet PCs, ultrabooks, wearable devices, such as smartwatches, glass glasses, head mounted displays, and the like. have.
  • FIG. 1A is a block diagram illustrating a mobile terminal according to an embodiment of the present invention.
  • 1B and 1C are conceptual views of one example of a mobile terminal, viewed from different directions.
  • the mobile terminal 100 includes a wireless communication unit 110, an input unit 120, a sensing unit 140, an output unit 150, an interface unit 160, a memory 170, a controller 180, and a power supply unit 190. ) May be included.
  • the components shown in FIG. 1A are not essential to implementing the mobile terminal 100, so the mobile terminal 100 described herein may have more or fewer components than those listed above. have.
  • the wireless communication unit 110 of the components, between the mobile terminal 100 and the wireless communication system, between the mobile terminal 100 and another mobile terminal 100, or the mobile terminal 100 and the external server It may include one or more modules that enable wireless communication therebetween.
  • the wireless communication unit 110 may include one or more modules for connecting the mobile terminal 100 to one or more networks.
  • the wireless communication unit 110 may include at least one of the broadcast receiving module 111, the mobile communication module 112, the wireless internet module 113, the short range communication module 114, and the location information module 115. .
  • the input unit 120 may include a camera 121 or an image input unit for inputting an image signal, a microphone 122 for inputting an audio signal, an audio input unit, or a user input unit 123 for receiving information from a user. , Touch keys, mechanical keys, and the like.
  • the voice data or the image data collected by the input unit 120 may be analyzed and processed as a control command of the user.
  • the sensing unit 140 may include one or more sensors for sensing at least one of information in the mobile terminal 100, surrounding environment information surrounding the mobile terminal 100, and user information.
  • the sensing unit 140 may include a proximity sensor 141, an illumination sensor 142, an illumination sensor, a touch sensor, an acceleration sensor, a magnetic sensor, and gravity.
  • Optical sensors e.g. cameras 121), microphones (see 122), battery gauges, environmental sensors (e.g.
  • the mobile terminal 100 disclosed in the present specification may combine and use information sensed by at least two or more of these sensors.
  • the output unit 150 is used to generate an output related to sight, hearing, or tactile sense, and includes at least one of a display unit 151, an audio output unit 152, a haptic module 153, and an optical output unit 154. can do.
  • the display unit 151 forms a layer structure with or is integrally formed with the touch sensor, thereby implementing a touch screen.
  • the touch screen may function as a user input unit 123 that provides an input interface between the mobile terminal 100 and the user, and may also provide an output interface between the mobile terminal 100 and the user.
  • the interface unit 160 serves as a path to various types of external devices connected to the mobile terminal 100.
  • the interface unit 160 connects a device equipped with a wired / wireless headset port, an external charger port, a wired / wireless data port, a memory card port, and an identification module. It may include at least one of a port, an audio input / output (I / O) port, a video input / output (I / O) port, and an earphone port.
  • I / O audio input / output
  • I / O video input / output
  • earphone port an earphone port
  • the memory 170 stores data supporting various functions of the mobile terminal 100.
  • the memory 170 may store a plurality of application programs or applications driven in the mobile terminal 100, data for operating the mobile terminal 100, and instructions. At least some of these applications may be downloaded from an external server via wireless communication.
  • at least some of these application programs may exist on the mobile terminal 100 from the time of shipment for basic functions of the mobile terminal 100 (for example, a call forwarding, a calling function, a message receiving, and a calling function).
  • the application program may be stored in the memory 170 and installed on the mobile terminal 100 to be driven by the controller 180 to perform an operation (or function) of the mobile terminal 100.
  • the controller 180 In addition to the operation related to the application program, the controller 180 typically controls the overall operation of the mobile terminal 100.
  • the controller 180 may provide or process information or a function appropriate to a user by processing signals, data, information, and the like, which are input or output through the above-described components, or by driving an application program stored in the memory 170.
  • controller 180 may control at least some of the components described with reference to FIG. 1A in order to drive an application program stored in the memory 170. Furthermore, the controller 180 may operate by combining at least two or more of the components included in the mobile terminal 100 to drive the application program.
  • the power supply unit 190 receives power from an external power source and an internal power source under the control of the controller 180 to supply power to each component included in the mobile terminal 100.
  • the power supply unit 190 includes a battery, which may be a built-in battery or a replaceable battery.
  • At least some of the components may operate in cooperation with each other in order to implement an operation, control, or control method of the mobile terminal 100 according to various embodiments described below.
  • the operation, control, or control method of the mobile terminal 100 may be implemented on the mobile terminal 100 by driving at least one application program stored in the memory 170.
  • the input unit 120 is for inputting image information (or signal), audio information (or signal), data, or information input from a user.
  • the camera 121 may be provided.
  • the camera 121 may be part of the mobile terminal 100 of the present invention, or may be configured to include the mobile terminal 100. That is, the camera 121 and the mobile terminal 100 of the present invention may include at least some common features or configurations.
  • the camera 121 processes image frames such as still images or moving images obtained by the image sensor in the video call mode or the photographing mode.
  • the processed image frame may be displayed on the display unit 151 or stored in the memory 170.
  • the plurality of cameras 121 provided in the mobile terminal 100 may be arranged to form a matrix structure, and through the camera 121 forming a matrix structure in this way, the mobile terminal 100 may have various angles or focuses.
  • the plurality of pieces of image information may be input.
  • the plurality of cameras 121 may be arranged in a stereo structure to acquire a left image and a right image for implementing a stereoscopic image.
  • the sensing unit 140 senses at least one of information in the mobile terminal 100, surrounding environment information surrounding the mobile terminal 100, and user information, and generates a sensing signal corresponding thereto.
  • the controller 180 may control driving or operation of the mobile terminal 100 or perform data processing, function or operation related to an application program installed in the mobile terminal 100 based on the sensing signal. Representative sensors among various sensors that may be included in the sensing unit 140 will be described in more detail.
  • the proximity sensor 141 refers to a sensor that detects the presence or absence of an object approaching a predetermined detection surface or an object present in the vicinity without using a mechanical contact by using an electromagnetic force or infrared rays.
  • the proximity sensor 141 may be disposed in the inner region of the mobile terminal 100 covered by the touch screen described above or near the touch screen.
  • the proximity sensor 141 examples include a transmission photoelectric sensor, a direct reflection photoelectric sensor, a mirror reflection photoelectric sensor, a high frequency oscillation proximity sensor, a capacitive proximity sensor, a magnetic proximity sensor, and an infrared proximity sensor.
  • the proximity sensor 141 may be configured to detect the proximity of the object by the change of the electric field according to the proximity of the conductive object.
  • the touch screen (or touch sensor) itself may be classified as a proximity sensor.
  • the proximity sensor 141 may detect a proximity touch and a proximity touch pattern (for example, a proximity touch distance, a proximity touch direction, a proximity touch speed, a proximity touch time, a proximity touch position, and a proximity touch movement state). have.
  • the controller 180 processes data (or information) corresponding to the proximity touch operation and the proximity touch pattern detected through the proximity sensor 141 as described above, and further, provides visual information corresponding to the processed data. It can be output on the touch screen. Further, the controller 180 may control the mobile terminal 100 to process different operations or data (or information) according to whether the touch on the same point on the touch screen is a proximity touch or a touch touch. .
  • the touch sensor applies a touch (or touch input) applied to the touch screen (or the display unit 151) using at least one of various touch methods such as a resistive film method, a capacitive method, an infrared method, an ultrasonic method, and a magnetic field method. Detect.
  • the touch sensor may be configured to convert a change in pressure applied to a specific portion of the touch screen or capacitance generated at the specific portion into an electrical input signal.
  • the touch sensor may be configured to detect a position, an area, a pressure at the touch, a capacitance at the touch, and the like, when the touch object applying the touch on the touch screen is touched on the touch sensor.
  • the touch object is an object applying a touch to the touch sensor and may be, for example, a finger, a touch pen or a stylus pen, a pointer, or the like.
  • the touch controller processes the signal (s) and then transmits the corresponding data to the controller 180.
  • the controller 180 can know which area of the display unit 151 is touched.
  • the touch controller may be a separate component from the controller 180 or may be the controller 180 itself.
  • the controller 180 may perform different control or perform the same control according to the type of touch object that touches the touch screen (or a touch key provided in addition to the touch screen). Whether to perform different control or the same control according to the type of touch object may be determined according to the operation state of the mobile terminal 100 or an application program being executed.
  • the touch sensor and the proximity sensor described above may be independently or combined, and may be a short (or tap) touch, a long touch, a multi touch, a drag touch on a touch screen. ), Flick touch, pinch-in touch, pinch-out touch, swipe touch, hovering touch, etc. A touch can be sensed.
  • the ultrasonic sensor may recognize location information of a sensing object using ultrasonic waves.
  • the controller 180 can calculate the position of the wave generation source through the information detected from the optical sensor and the plurality of ultrasonic sensors.
  • the position of the wave source can be calculated using the property that the light is much faster than the ultrasonic wave, that is, the time that the light reaches the optical sensor is much faster than the time when the ultrasonic wave reaches the ultrasonic sensor. More specifically, the position of the wave generation source may be calculated using a time difference from the time when the ultrasonic wave reaches the light as the reference signal.
  • the camera 121 which has been described as the configuration of the input unit 120, includes at least one of a camera sensor (eg, CCD, CMOS, etc.), a photo sensor (or an image sensor), and a laser sensor.
  • a camera sensor eg, CCD, CMOS, etc.
  • a photo sensor or an image sensor
  • a laser sensor e.g., a laser sensor
  • the camera 121 and the laser sensor may be combined with each other to detect a touch of a sensing object with respect to a 3D stereoscopic image.
  • the photo sensor may be stacked on the display element, which is configured to scan the movement of the sensing object in proximity to the touch screen. More specifically, the photo sensor mounts a photo diode and a transistor (TR) in a row / column and scans contents mounted on the photo sensor by using an electrical signal that varies according to the amount of light applied to the photo diode. That is, the photo sensor calculates coordinates of the sensing object according to the amount of light change, and thus, the position information of the sensing object can be obtained.
  • TR transistor
  • the disclosed mobile terminal 100 includes a terminal body in the form of a bar.
  • the present invention is not limited thereto, and the present invention can be applied to various structures such as a watch type, a clip type, a glass type, or a folder type, a flip type, a slide type, a swing type, a swivel type, and two or more bodies which are coupled to be movable relative to each other.
  • a description of a particular type of optical device may generally apply to other types of optical device.
  • the terminal body may be understood as a concept that refers to the mobile terminal 100 as at least one aggregate.
  • the mobile terminal 100 includes a case (eg, a frame, a housing, a cover, etc.) forming an external appearance. As shown, the mobile terminal 100 may include a front case 101 and a rear case 102. Various electronic components are disposed in the internal space formed by the combination of the front case 101 and the rear case 102. At least one middle case may be additionally disposed between the front case 101 and the rear case 102.
  • a case eg, a frame, a housing, a cover, etc.
  • the mobile terminal 100 may include a front case 101 and a rear case 102.
  • Various electronic components are disposed in the internal space formed by the combination of the front case 101 and the rear case 102.
  • At least one middle case may be additionally disposed between the front case 101 and the rear case 102.
  • the display unit 151 may be disposed in front of the terminal body to output information. As shown, the window 151a of the display unit 151 may be mounted to the front case 101 to form a front surface of the terminal body together with the front case 101.
  • an electronic component may be mounted on the rear case 102.
  • Electronic components attachable to the rear case 102 include a removable battery, an identification module, a memory card, and the like.
  • the rear cover 102 may be detachably coupled to the rear case 102 to cover the mounted electronic component. Therefore, when the rear cover 103 is separated from the rear case 102, the electronic components mounted on the rear case 102 are exposed to the outside.
  • the rear cover 103 when the rear cover 103 is coupled to the rear case 102, a portion of the side surface of the rear case 102 may be exposed. In some cases, the rear case 102 may be completely covered by the rear cover 103 during the coupling. On the other hand, the rear cover 103 may be provided with an opening for exposing the camera 121b or the sound output unit 152b to the outside.
  • the cases 101, 102, and 103 may be formed by injecting a synthetic resin, or may be formed of a metal, for example, stainless steel (STS), aluminum (Al), titanium (Ti), or the like.
  • STS stainless steel
  • Al aluminum
  • Ti titanium
  • the mobile terminal 100 may be configured such that one case may provide the internal space, unlike the above example in which a plurality of cases provide an internal space for accommodating various electronic components.
  • the mobile terminal 100 of the unibody that the synthetic resin or metal from the side to the rear may be implemented.
  • the mobile terminal 100 may be provided with a waterproof portion (not shown) to prevent water from seeping into the terminal body.
  • the waterproof portion is provided between the window 151a and the front case 101, between the front case 101 and the rear case 102 or between the rear case 102 and the rear cover 103, and a combination thereof. It may include a waterproof member for sealing the inner space.
  • the mobile terminal 100 includes a display unit 151, first and second sound output units 152a and 152b, a proximity sensor 141, an illuminance sensor 142, an optical output unit 154, and first and second units.
  • the cameras 121a and 121b, the first and second manipulation units 123a and 123b, the microphone 122, the interface unit 160, and the like may be provided.
  • the display unit 151, the first sound output unit 152a, the proximity sensor 141, the illuminance sensor 142, and the light output unit may be disposed on the front surface of the terminal body.
  • the first camera 121a and the first operation unit 123a are disposed, and the second operation unit 123b, the microphone 122, and the interface unit 160 are disposed on the side of the terminal body.
  • the mobile terminal 100 in which the second sound output unit 152b and the second camera 121b are disposed on the rear surface of the mobile terminal 100 will be described as an example.
  • first manipulation unit 123a may not be provided on the front surface of the terminal body, and the second sound output unit 152b may be provided on the side of the terminal body instead of the rear surface of the terminal body.
  • the display unit 151 displays (outputs) information processed by the mobile terminal 100.
  • the display unit 151 may display execution screen information of an application program driven in the mobile terminal 100 or user interface (UI) and graphical user interface (GUI) information according to the execution screen information. .
  • UI user interface
  • GUI graphical user interface
  • the display unit 151 may include a liquid crystal display (LCD), a thin film transistor-liquid crystal display (TFT LCD), an organic light-emitting diode (OLED), and a flexible display (flexible display). display, a 3D display, or an e-ink display.
  • LCD liquid crystal display
  • TFT LCD thin film transistor-liquid crystal display
  • OLED organic light-emitting diode
  • flexible display flexible display
  • display a 3D display, or an e-ink display.
  • two or more display units 151 may exist according to an implementation form of the mobile terminal 100.
  • the plurality of display units may be spaced apart or integrally disposed on one surface of the mobile terminal 100, or may be disposed on different surfaces.
  • the display unit 151 may include a touch sensor that senses a touch on the display unit 151 so as to receive a control command by a touch method.
  • the touch sensor may sense the touch, and the controller 180 may generate a control command corresponding to the touch based on the touch sensor.
  • the content input by the touch method may be letters or numbers or menu items that can be indicated or designated in various modes.
  • the touch sensor is formed of a film having a touch pattern and disposed between the window 151a and the display (not shown) on the rear surface of the window 151a or directly patterned on the rear surface of the window 151a. It can also be Alternatively, the touch sensor may be integrally formed with the display. For example, the touch sensor may be disposed on a substrate of the display or provided in the display.
  • the display unit 151 may form a touch screen together with the touch sensor.
  • the touch screen may function as the user input unit 123 (see FIG. 1A).
  • the touch screen may replace at least some functions of the first manipulation unit 123a.
  • the first sound output unit 152a may be implemented as a receiver for transmitting a call sound to the user's ear, and the second sound output unit 152b may be a loud speaker for outputting various alarm sounds or multimedia reproduction sounds. It can be implemented in the form of).
  • a sound hole for emitting sound generated from the first sound output unit 152a may be formed in the window 151a of the display unit 151.
  • the present invention is not limited thereto, and the sound may be configured to be emitted along an assembly gap between the structures (for example, a gap between the window 151a and the front case 101).
  • an externally formed hole may be invisible or hidden for sound output, thereby simplifying the appearance of the mobile terminal 100.
  • the light output unit 154 is configured to output light for notifying when an event occurs. Examples of the event may include message reception, call signal reception, missed call, alarm, schedule notification, email reception, information reception through an application, and the like.
  • the controller 180 may control the light output unit 154 to end the light output.
  • the first camera 121a processes an image frame of a still image or a moving image obtained by the image sensor in a shooting mode or a video call mode.
  • the processed image frame may be displayed on the display unit 151 and stored in the memory 170.
  • the first and second manipulation units 123a and 123b may be collectively referred to as a manipulating portion as an example of the user input unit 123 operated to receive a command for controlling the operation of the mobile terminal 100. have.
  • the first and second manipulation units 123a and 123b may be adopted in any manner as long as the user is tactile manner such as touch, push, scroll, and the like while the user is tactile.
  • the first and second manipulation units 123a and 123b may be employed in such a manner that the first and second manipulation units 123a and 123b are operated without a tactile feeling by the user through proximity touch, hovering touch, or the like.
  • the first operation unit 123a is illustrated as being a touch key, but the present invention is not limited thereto.
  • the first manipulation unit 123a may be a mechanical key or a combination of a touch key and a push key.
  • the contents input by the first and second manipulation units 123a and 123b may be variously set.
  • the first operation unit 123a receives a command such as a menu, a home key, a cancellation, a search, etc.
  • the second operation unit 123b is output from the first or second sound output units 152a and 152b.
  • the user may receive a command such as adjusting the volume of the sound and switching to the touch recognition mode of the display unit 151.
  • a rear input unit (not shown) may be provided on the rear surface of the terminal body.
  • the rear input unit is manipulated to receive a command for controlling the operation of the mobile terminal 100, and the input contents may be variously set. For example, commands such as power on / off, start, end, scroll, etc., control of the volume of sound output from the first and second sound output units 152a and 152b, and the touch recognition mode of the display unit 151. Commands such as switching can be received.
  • the rear input unit may be implemented in a form capable of input by touch input, push input, or a combination thereof.
  • the rear input unit may be disposed to overlap the front display unit 151 in the thickness direction of the terminal body.
  • the rear input unit may be disposed at the rear upper end of the terminal body so that the user can easily manipulate the index body when the user grips the terminal body with one hand.
  • the present invention is not necessarily limited thereto, and the position of the rear input unit may be changed.
  • the rear input unit when the rear input unit is provided at the rear of the terminal body, a new type user interface using the same may be implemented.
  • the touch screen or the rear input unit described above replaces at least some functions of the first operation unit 123a provided in the front of the terminal body, the first operation unit 123a is not disposed on the front of the terminal body.
  • the display unit 151 may be configured with a larger screen.
  • the mobile terminal 100 may be provided with a fingerprint recognition sensor for recognizing a user's fingerprint, and the controller 180 may use fingerprint information detected through the fingerprint recognition sensor as an authentication means.
  • the fingerprint recognition sensor may be embedded in the display unit 151 or the user input unit 123.
  • the microphone 122 is configured to receive a user's voice, other sounds, and the like.
  • the microphone 122 may be provided at a plurality of locations and configured to receive stereo sound.
  • the interface unit 160 serves as a path for connecting the mobile terminal 100 to an external device.
  • the interface unit 160 may be connected to another device (eg, an earphone or an external speaker), a port for short-range communication (for example, an infrared port (IrDA Port), or a Bluetooth port (Bluetooth). Port), a wireless LAN port, or the like, or a power supply terminal for supplying power to the mobile terminal 100.
  • the interface unit 160 may be implemented in the form of a socket for receiving an external card such as a subscriber identification module (SIM) or a user identity module (UIM), a memory card for storing information.
  • SIM subscriber identification module
  • UIM user identity module
  • the second camera 121b may be disposed on the rear surface of the terminal body. In this case, the second camera 121b has a photographing direction substantially opposite to that of the first camera 121a.
  • the second camera 121b may include a plurality of lenses arranged along at least one line.
  • the plurality of lenses may be arranged in a matrix format.
  • Such a camera may be referred to as an 'array camera'.
  • the second camera 121b is configured as an array camera, images may be photographed in various ways using a plurality of lenses, and images of better quality may be obtained.
  • the flash 124 may be disposed adjacent to the second camera 121b.
  • the flash 124 shines light toward the subject when the subject is photographed by the second camera 121b.
  • the second sound output unit 152b may be additionally disposed on the terminal body.
  • the second sound output unit 152b may implement a stereo function together with the first sound output unit 152a and may be used to implement a speakerphone mode during a call.
  • the terminal body may be provided with at least one antenna for wireless communication.
  • the antenna may be built in the terminal body or formed in the case.
  • an antenna that forms part of the broadcast receiving module 111 (refer to FIG. 1A) may be configured to be pulled out from the terminal body.
  • the antenna may be formed in a film type and attached to the inner side of the rear cover 103, or may be configured such that a case including a conductive material functions as an antenna.
  • the terminal body is provided with a power supply unit 190 (see FIG. 1A) for supplying power to the mobile terminal 100.
  • the power supply unit 190 may include a battery 191 embedded in the terminal body or detachably configured from the outside of the terminal body.
  • the battery 191 may be configured to receive power through a power cable connected to the interface unit 160.
  • the battery 191 may be configured to enable wireless charging through a wireless charger.
  • the wireless charging may be implemented by a magnetic induction method or a resonance method (magnetic resonance method).
  • the rear cover 103 is coupled to the rear case 102 to cover the battery 191 to limit the detachment of the battery 191 and to protect the battery 191 from external shock and foreign matter.
  • the rear cover 103 may be detachably coupled to the rear case 102.
  • FIG. 2 is a cross-sectional conceptual view of an optical device 200 related to the present invention.
  • the optical device 200 of FIG. 2 is an example of the camera 121 included in the mobile terminal 100 in FIG. 1A.
  • the optical device 200 may include an aperture 211, a lens 220, and an image sensor 230.
  • Light reflected or emitted from the subject 1 is refracted through at least one lens 220.
  • Light refracted through the lens 220 reaches the image sensor 230.
  • the aperture 211 is positioned at one point before the lens 220 on the optical path to adjust the amount of light reaching the lens 220 and the image sensor 230.
  • the image sensor 230 may include an RGB filter 231 for sensing RGB and a sensor array 232 for converting an optical signal into an optical signal.
  • the image sensor 230 may include masks for detecting the phase difference at the top or the bottom of the RGB filter 231.
  • the image processor may generate an RGB image based on the electrical signal obtained from the image sensor 230 (not shown).
  • a plurality of lenses 220 may be provided, and shapes of glass lenses or plastic lenses may be fixed.
  • the lens 220 such as a glass lens or a plastic lens
  • the refractive index does not change
  • many limitations are brought about in performing a function such as auto focusing or image shake correction.
  • the at least one lens 220 may be a liquid lens having a variable shape.
  • the liquid lens may be classified into an electrowetting liquid lens that is deformed using electrical interaction with a membrane liquid lens that is deformed by external physical pressure.
  • Electrowetting liquid lenses may be advantageous in controlling the degree of refraction of the liquid lens over membrane liquid lenses that modify external physical pressurization in terms of utilizing electrical interaction.
  • FIG 3 is an example of a drive block diagram of an optical device 200 with an electrowetting liquid lens 400 in accordance with the present invention.
  • the optical apparatus 200 includes a lens curvature varying apparatus 500 for varying the curvature of the electrowetting liquid lens 400 and an image sensor for converting light from the electrowetting liquid lens 400 into an electrical signal ( 530 and an image processor 540 that performs image processing based on an electrical signal from the image sensor 530.
  • the optical device 200 may further include a gyro sensor 550.
  • the image processor 540 may output focus information of the image, and the gyro sensor 915 may output shake information OIS.
  • the lens curvature mask apparatus 500 may include a lens controller 510, a diopter driver 520, and a power supply unit 560.
  • the lens controller 510 sets the diopter value of the target electrowetting liquid lens 400 based on the focus information received from the image processor 540, and specifies the voltage value or pulse width corresponding thereto to determine the diopter value.
  • the driver 520 may be configured to apply a voltage to the electrowetting liquid lens 400.
  • FIG. 4 illustrates an embodiment of a subject image in which a focus value is changed according to the forward and backward movement of a lens.
  • FIG. 4A illustrates an embodiment in which a focal point is located behind a distance from a subject to acquire a blurry image. It can be seen that the focus value corresponding to the lens position of FIG. 4A does not reach the peak value.
  • FIG. 4B illustrates an embodiment in which a focus is matched to a distance from a subject to obtain a clear image. 4 (b), it can be seen that the focus value corresponding to the lens position corresponds to the peak value.
  • FIG. 4 (c) illustrates an embodiment in which a focal point is formed over a distance from a subject to acquire a blurry image. It can be seen that the focus value corresponding to the lens position of FIG. 4C is obtained after the peak value.
  • the optical device may move the lens back and forth to calculate a focus value, and set a lens position capable of clearly photographing a subject through the calculated focus value.
  • the present invention is a liquid lens rather than a lens having a predetermined shape as shown in FIG. 4, the curvature change of the liquid lens may be used instead of moving the lens back and forth.
  • the present invention may change the curvature of the liquid lens and calculate a focus value, and set a curvature capable of clearly photographing a subject through the calculated focus value.
  • FIG. 5 is a diagram for comparing and comparing an autofocus with a conventional contrast detection method and an ideal autofocus method.
  • the present invention takes advantage of the spherical aberration of the liquid lens to perform ideal autofocus.
  • the liquid lens may have a different position or curvature at which the peak of the focus value is generated for each region.
  • the optical apparatus may move to the curvature state corresponding to the position of the subject at a time by using the position where the peak of the focus value for each region is generated by the spherical aberration or the feature of the curvature that is different.
  • FIG. 6 is an embodiment of an area for comparing the focus values of the liquid lens 400 according to the present invention.
  • the auto focus (AF) method according to the present invention is not limited to an electrowetting liquid lens, but a membrane type liquid lens can also be applied. Therefore, the auto focus (AF) method is collectively referred to as a liquid lens 400.
  • the optical device in order to autofocus from the liquid lens 400 in the first curvature state (a) to the second curvature state (b) corresponding to the distance of the subject, the first region 601 and the second region A focus value of 602 can be calculated and the calculated focus values can be compared.
  • the first and second regions 601 and 602 may be regions in which the liquid lens 400 is divided into N regions to form spherical aberrations.
  • the optical apparatus according to the present invention can perform auto focusing by using a feature in which a liquid lens forms spherical aberration.
  • FIG. 7 is a graph illustrating a focus value (FV) for each region of FIG. 6, corresponding to the curvature of the liquid lens.
  • the vertical axis of the graph of FIG. 7 may be a focal value FV, and the horizontal axis may be a curvature of the liquid lens.
  • the curvature of the liquid lens may vary from a curvature macro suitable for capturing a subject in contact with the liquid lens to a curvature inf suitable for capturing subjects spaced infinity.
  • FIG. 7A is a graph illustrating a case where there is no spherical aberration between the first region 601 and the second region 602 of FIG. 6.
  • the position where the focal value FV peaks in the first region 601 and the second region 602, that is, the actual subject is selected.
  • the curvature pb suitable for shooting may be the same.
  • the focal value FV of the first region 601 and the second region 602 may be different at the same curvature. This is because the distance between the subject actually photographed in the first area 601 and the second area 602 may be different.
  • the focus value FV1 @ p + 1 of the first region 601 and the focus value FV2 @ p + 1 of the second region 602 may be different.
  • the focus value of the first region 601 is different from the focus value of the second region 602.
  • 7 (b) and 7 (c) show spherical aberration between the first area 601 and the second area 602 of FIG. 6, and there are differences between curvatures pb suitable for photographing an actual subject.
  • 7 (c) shows a case where spherical aberration is larger than that of FIG. 7 (b).
  • the spherical aberration of the first region 601 and the second region 602 may confirm that the curvature pb suitable for capturing the real subject of the first region 601 is biased toward the macro.
  • the spherical aberration of the first region 601 and the second region 602 causes the curvature pb suitable for capturing the actual subject of the first region 601 to the macro side, so that the first region 601 and the first region 601 are separated.
  • the inclination of the focus value relative to the curvature of the liquid lens may be different.
  • the liquid lens 400 see FIG. 3
  • the image sensor 530 see FIG. 3
  • An image processor 540 for calculating an FV, a diopter driver 520 (see FIG.
  • a memory for storing the second curvature state corresponding to the distance of the subject after auto focusing corresponding to the tilt ratio of the focus value FV, and calculating the slope ratio of the focus value FV at the first curvature state p And autofocus to the second curvature state through the tilt ratio of the focus value FV.
  • It may include a control unit 500 (see FIG. 3) for controlling the diopter driver 520 to be fresh.
  • the tilt ratio of the focus value FV is a liquid formed between the first region 601 and the second region 602 of the liquid lens 400 according to the distance from the subject in the first curvature state p. It may be a tilt ratio of the focus value FV to the curvature change of the lens 400.
  • the controller 500 may control the diopter driver 520 to change the curvature of the liquid lens 400 in the first curvature state p at least twice to calculate the inclination ratio of the focus value FV. have.
  • FIG. 7 discloses an embodiment in which the curvature of the liquid lens 400 is changed twice, in order to calculate the tilt ratio of the focus value FV, and includes a first change curvature state p1 and a second change curvature state ( The focus value FV at p2) can be used.
  • the image processing unit 540 includes the focal value FV of the first curvature state p and the changed curvature states p1 and p2 in the first region 601 and the second region 602, respectively.
  • Calculates a focus value FV at and the control unit 500 calculates the calculated focus values FV1 @ p, FV1 @ p + 1, FV1 @ p + 2, FV2 @ p, FV2 @ p + 1, and FV2 @ p.
  • the slope ratio of the focus value FV can be calculated by +2).
  • the controller 500 may control the diopter driver 520 to at least change the curvature of the liquid lens 400 so that the degree of curvature change (delta, see FIG. 8) is constant.
  • the degree of change delta between the first change curvature state p1 and the second change curvature state p2 between the first curvature state p and the first change curvature state p1 may be constant.
  • the focal value FV of the first region 601 and the second region 602 may be different depending on the distance from the subject corresponding to the first region 601 and the second region 602 in addition to the cause of the spherical aberration. Can be.
  • normalization may be necessary to remove a factor of distance difference from the subject in the difference between the focus values FV of the first region 601 and the second region 602.
  • the normalization process will be described in FIG. 8.
  • FIG. 8 is a diagram for describing a method of comparing slopes of a focus value FV when spherical aberration between regions of FIG. 6 is included.
  • FIG. 8 discloses an embodiment in which the curvature pb suitable for capturing a real subject in the second region 602 is biased toward macro by spherical aberration.
  • the slope of the focus value FV against the curvature change of the liquid lens 400 is normalized. Can be compared.
  • the controller 500 calculates a slope ratio of the focus value by using the normalized focus value FV between the first region 601 and the second region 602, and normalizes the focus.
  • the value FV may be a value changed to correspond to the case where the distance to the subject is the same in the first area 601 and the second area 602.
  • the focal value FV1 @ p of the first region 601 and the focal value FV2 @ p of the second region are calculated in the first curvature state p, and the liquid lens 400 (see FIG. 5).
  • the focal value FV1 @ p + 1 of the first region 601 and the focal value FV2 @ p + 1 of the second region 602 may be calculated in the first changed curvature state p1 by changing the curvature of deta by deta. .
  • the curvature of the liquid lens 400 is further changed by delta to give the focus value FV1 @ p + 2 of the first region 601 and the focus value FV2 @ p + 2 of the second region in the second changed curvature state p2. Can be calculated.
  • the normalization process temporarily shifts the FV1 @ p and FV2 @ p by vertically shifting the focus value curve of the first region 601 or the second region 602, and equalizes FV1 @ p + 1 and FV2 @ p + 1, respectively. It may be a process of changing the focus value curve of the first region 601 or the focus value curve of the second region 602.
  • FV1 @ p + 2 or FV2 @ p + 2 may also be changed through the normalization process.
  • the slope ratio of the focus value to the curvature change of the liquid lens 400 between the first region 601 and the second region 602 in the first curvature state p through the normalized focus value may be calculated as follows. .
  • the slope S1 of the focus value in the first region 601 is defined as the difference between FV1 @ p + 1 and FV1 @ p + 2 (f1) normalized to delta, and the slope of the focus value in the second region 602 ( S2) may be defined as the normalized FV2 @ p + 1 and FV2 @ p + 2 difference (f2) relative to delta.
  • S1 is f1 + c compared to 2 * delta and S2 is compared to 2 * delta using the difference c of normalized FV1 @ p and FV1 @ p + 1.
  • the slope ratio r_slopes of the focus values in the first area 601 and the second area 602 may be calculated as S2 / S1.
  • FIG. 8 (a) illustrates a case where the difference in focus values is small and FIG. 8 (b) illustrates a case where the difference in focus values is large.
  • the first region 601 is obtained through the normalization process regardless of the difference in the focus values.
  • the inclination ratio of the second region 602 can be equally obtained.
  • the first curvature state p information, a slope ratio r-slopes of the focus value according to the position of the subject in the first curvature state p, and the first The second curvature state information corresponding to the curvature state p and the r-slopes of the focus value should be included.
  • optical device 200 including the data in the memory will be described.
  • FIG. 9 is a table 800 for explaining data stored in the memory of the optical device 200 (see FIG. 3) according to the present invention.
  • the lens positions 1 to N are first curvature states p of the liquid lens 400 (refer to FIG. 3) and refer to states in which the curvatures vary from macro to infinite.
  • Ratio of Slopes means the slope ratio (r_slopes) obtained in FIG.
  • the method of manufacturing the table 800 changes the position of the subject for each lens position (1 ⁇ N) from macro to infinite, and measures the ratio of slopes between the areas forming a specific pair in the liquid lens 400 to be data, Best pos. It can be produced corresponding to (1 ⁇ N).
  • the table 800 of FIG. 9 includes an embodiment in which data is formed in the first area 601 and the second area 602 of FIG. 6, and different tables may be manufactured for each pair of areas.
  • the optical apparatus transmits a liquid lens 400 and a liquid lens 400 having a curvature variable based on an applied electrical signal.
  • An image sensor 530 for converting light into an electrical signal
  • an image processor 540 for calculating a focus value through the electrical signal received from the image sensor 530, and a liquid lens 400.
  • the first curvature state (p, FIG. 4) of the diopter driver 520 see FIG. 3
  • the memory, and the liquid lens 400 to change the curvature of the lens the inclination ratio of the focus value is determined according to the distance to the subject.
  • a control unit 500 (see FIG. 3) for storing the first curvature state p and the inclination ratio of the focus value of the liquid lens 400 in a memory corresponding to the second curvature state corresponding to the distance to the subject. ) May be included.
  • the inclination ratio of the focus value is in the first curvature state p, and refers to the first region 601 (see FIG. 4) and the second region 602, FIG. 8 of the liquid lens 400 according to the distance from the subject. ) May be a tilt ratio of a focus value to a curvature change of the liquid lens 400.
  • the controller 500 may vary the first curvature state p and store the tilt ratio and the second curvature state of the focus value in the memory 513.
  • the variable of the controller 500 to change the first curvature state p means that the lens position is changed from 1 to N in the table 800 of FIG. 9.
  • the image processor 540 calculates a focus value in the first curvature state p and a focus value in the changed curvature state in the first region 601 and the second region 602, respectively, and controls the control unit 500. ) May calculate the slope ratio of the focus value through the calculated focus value.
  • Best pos included in table 800 of FIG. (1 ⁇ N) can be obtained through auto focusing according to the conventional contrast detection method. Since it is used only for data autofocusing according to the conventional contrast detection method, it may be irrelevant to the process of actual autofocusing.
  • first curvature state the curvature of the liquid lens
  • second curvature state the curvature of the liquid lens may be changed to the second curvature state, and then auto focusing by the conventional contrast detection method may be further performed.
  • the subject may be a plane horizontal to the liquid lens 400. That is, the first area 601 and the second area 602 may have the same distance from the subject. Since the subject is a horizontal plane of the liquid lens 400 in manufacturing the table 800, the above-described normalization process may be required in the autofocusing process.
  • the lens positions 1 to N of the table 800 of FIG. 9 may be in a lens curvature state including spherical aberration. This is because the present invention is characterized by auto focusing using spherical aberration of a lens. Therefore, the first region 601 and the second region 602 are different regions and may include spherical aberration between regions.
  • the lens does not include spherical aberration, it is difficult to use the present invention. This is because the focus information provided by the first area 601 and the second area 602 are the same. That is, the inclination ratio of the focus value is 1. This will be described in detail below.
  • FIG. 10 is a diagram for describing a case where spherical aberration between regions of FIG. 10 is not included.
  • FIG. 10 (a) is a graph illustrating a case where the difference in focus value between the first region 601 and the second region 602 is small while there is no spherical aberration of the liquid lens
  • FIG. 10 (b) is a graph of the liquid lens. It is a graph for explaining a case where a difference in focus value between the first region 601 and the second region 602 is large without spherical aberration.
  • FIGS. 10 (a) and 14 (b) show the focus value through a normalization process. You can see that the curves coincide.
  • the slope ratio of the focus value is 1 through normalization regardless of the difference in the focus values corresponding to the first area 601 and the second area 602.
  • the liquid lens has been described through comparison between areas forming a single pair. However, in order to further improve accuracy, areas of a plurality of pairs may be compared.
  • FIG 11 is another embodiment of an area for calculating a focus value of the electrowetting liquid lens 400 according to the present invention.
  • the optical device 200 compares the second region 602 and the third region 603 in addition to the comparison between the specific first region 601 and the second region 602. Can move to curvature.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating an autofocus method of the optical apparatus 200 (refer to FIG. 3) according to the present invention.
  • the first flow is a flow for auto focusing using the data shown in FIG. 9, and the second flow is a flow for securing the data shown in FIG. 9.
  • the second flow is as described and described in FIG. 9, and the first flow is described as a methodology as follows.
  • the optical apparatus 200 may acquire a focus value three times and normalize a curve formed by the focus value relative to the focal length. (S804)
  • the normalization process is performed by focusing the measured area in the first area and the second area. The value is changed to correspond to a subject at the same distance, which has been described in detail with reference to FIG. 8.
  • the optical apparatus 200 may calculate a ratio of slopes between the first region 601 (see FIG. 8) and the second region 602 (see FIG. 8) after normalizing the measured focus value. (S805)
  • the optical apparatus 200 may change the lens at a time to the second curvature state. (S807)
  • the optical apparatus according to the present invention can shorten the time required for the AF of the contrast detection method in that the optical apparatus can move to the target curvature state through three movements (the first to move to the target curvature state 2 to find the focus value). Can be.

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Abstract

대비 검출 방식에 의한 오토 포커스(Auto Focus, AF)에 소요되는 시간을 단축하기 위해, 인가되는 전기 신호에 기초하여 곡률이 가변되는 액체 렌즈, 상기 액체 렌즈를 투과하는 광을 전기 신호로 변환하는 이미지 센서, 상기 이미지 센서에서 수신한 전기 신호를 통해 초점 값을 산출하는 이미지 처리부, 상기 액체 렌즈의 곡률을 변경하는 디옵터 구동부, 상기 액체 렌즈의 제1 곡률 상태 및 오토 포커싱 후 피사체의 거리에 대응하는 제2 곡률 상태를 초점 값의 기울기 비에 대응하여 저장하는 메모리, 상기 제1 곡률 상태에서 상기 초점 값의 기울기 비를 산출하고, 상기 초점 값의 기울기 비를 통해 상기 제2 곡률 상태로 오토 포커싱 하도록 상기 디옵터 구동부를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 초점 값의 기울기 비는 상기 제1 곡률 상태에서, 상기 피사체와의 거리에 따라 상기 액체 렌즈의 제1 영역 및 제2 영역간 형성되는 상기 액체 렌즈의 곡률 변경 대비 초점 값의 기울기 비인 것을 특징으로 하는 광학 장치를 제공한다.

Description

광학 장치 및 이를 구비하는 이동 단말기
본 발명은 광학 장치 및 이를 구비하는 이동 단말기에 관한 것이며, 구체적으로, 액체 렌즈를 구비하는 광학 장치에 있어서 오토 포커싱에 소요되는 시간을 단축시키는 광학장치 및 이를 구비하는 이동 단말기에 관한 것이다.
단말기는 이동 가능여부에 따라 이동 단말기(mobile/portable terminal) 및 고정 단말기(stationary terminal)으로 나뉠 수 있다. 다시 이동 단말기는 사용자의 직접 휴대 가능 여부에 따라 휴대(형) 단말기(handheld terminal) 및 거치형 단말기(vehicle mounted terminal)로 나뉠 수 있다.
이동 단말기의 기능은 다양화 되고 있다. 예를 들면, 데이터와 음성통신, 카메라를 통한 사진촬영 및 비디오 촬영, 음성녹음, 스피커 시스템을 통한 음악파일 재생 그리고 디스플레이부에 이미지나 비디오를 출력하는 기능이 있다. 일부 단말기는 전자게임 플레이 기능이 추가되거나, 멀티미디어 플레이어 기능을 수행한다. 특히 최근의 이동 단말기는 방송과 비디오나 텔레비전 프로그램과 같은 시각적 컨텐츠를 제공하는 멀티캐스트 신호를 수신할 수 있다.
이와 같은 단말기(terminal)는 기능이 다양화됨에 따라 예를 들어, 사진이나 동영상의 촬영, 음악이나 동영상 파일의 재생, 게임, 방송의 수신 등의 복합적인 기능들을 갖춘 멀티미디어 기기(Multimedia player) 형태로 구현되고 있다.
멀티미디어 기기의 기능의 하나로 사진촬영 기능은 매우 중요한 기능 이며, 이에 따라 고품질의 이미지를 제공할 수 있고 소형화 가능한 카메라에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 최근 이동 단말기의 카메라 기능은 디지털 카메라를 대체할 수준에 이르고 있으며, 소형의 카메라 모듈은 다양한 장치에 탑재되어 활용할 수 있다.
카메라로 대표되는 광학 장치에 있어서 선명한 피사체를 포함하는 이미지를 얻기 위한 대표적 방안으로 오토 포커싱(Auto-Focusing, AF)이 있으며, 오토 포커싱의 기능 향상에 대한 니즈가 있다.
대표적으로 오토 포커싱을 수행하는 방법으로는 대비 검출 방식(Contrast -Detection Autofocus System)과 위상차 검출 방식(Phase-difference Detection Autofocus System)이 있다.
대비 검출 방식은 위상차 검출 방식에 비해 포커싱에 있어서 에러가 나는 일이 거의 없다는 장점이 있지만, 렌즈 군을 움직이면서 포커싱하기 때문에 일반적으로 위상차 검출 방식에 비해서 속도가 느리다는 단점이 있다.
또한, 대비 검출 방식은 피사체의 위치를 추정할 수 없다는 단점을 포함하고 있다.
또한, 대비 검출 방식의 속도를 높이기 위해 Phase Detection을 이용할 수 있으나, 이는 별도의 센서 기술이 필요하다는 문제점을 포함하고 있다.
따라서, 대비 검출 방식에 의한 오토 포커싱를 수행하는 광학 장치에 있어서, 상기 문제점을 해결하고자 하는 니즈가 있다.
액체 렌즈를 포함하며, 대비 검출 방식에 의한 오토 포커싱(AF)를 실행함에 있어 소요되는 시간을 단축하고, 피사체의 위치를 추정할 수 있는 광학 장치 및 이를 포함하는 이동 단말기를 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따르면, 인가되는 전기 신호에 기초하여 곡률이 가변하는 액체 렌즈, 상기 액체 렌즈를 투과하는 광을 전기 신호로 변환하는 이미지 센서, 상기 이미지 센서에서 수신한 상기 전기 신호를 통해 초점 값을 산출하는 이미지 처리부, 상기 액체 렌즈의 곡률을 변경하는 디옵터 구동부, 상기 액체 렌즈의 제1 곡률 상태 및 오토 포커싱 후 피사체의 거리에 대응하는 제2 곡률 상태를 초점 값의 기울기 비에 대응하여 저장하는 메모리, 그리고, 상기 제1 곡률 상태에서 상기 초점 값의 기울기 비를 산출하고, 상기 초점 값의 기울기 비를 통해 상기 제2 곡률 상태로 오토 포커싱 하도록 상기 디옵터 구동부를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 초점 값의 기울기 비는 상기 제1 곡률 상태에서, 상기 피사체와의 거리에 따라 상기 액체 렌즈의 제1 영역 및 제2 영역간 형성되는 상기 액체 렌즈의 곡률 변경 대비 초점 값의 기울기 비인 것을 특징으로 하는 광학 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 초점 값의 기울기 비를 산출하기 위해, 상기 제1 곡률 상태의 액체 렌즈의 곡률을 적어도 2회 변경하도록 상기 디옵터 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 광학 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 이미지 처리부는 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역에서 상기 제1곡률 상태에서의 초점 값 및 각각 변경된 곡률 상태에서의 초점 값을 산출하고, 상기 제어부는 상기 산출된 초점 값을 통해 상기 초점 값의 기울기 비를 산출하는 것을 특징으로 하는 광학 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 액체 렌즈의 곡률을 적어도 2외 변경함에 있어, 곡률 변경 정도가 일정하도록 상기 디옵터 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 광학 장치를 제공하다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역간 정규화(normalization)한 초점 값을 이용하여 상기 초점 값의 기울기 비를 산출하며, 상기 정규화한 초점 값은 상기 산출된 초점 값이 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역에서 피사체와의 거리가 동일한 경우에 대응되도록 변경된 값인 것을 특징으로 하는 광학 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 제2 곡률 상태로 상기 액체 렌즈의 곡률을 변경하고, 대비 검출 방식에 의한 오토 포커싱을 더 수행하는 것을 특징으로 하는 광학 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역은 상이한 영역으로, 상기 제1 영역 및 상기 제2영역간 구면 수차를 형성하는 것을 특징으로 하는 광학 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 인가되는 전기 신호에 기초하여 곡률이 가변하는 액체 렌즈, 상기 액체 렌즈를 투과하는 광을 전기 신호로 변환하는 이미지 센서, 상기 이미지 센서에서 수신한 상기 전기 신호를 통해 초점 값을 산출하는 이미지 처리부, 상기 액체 렌즈의 곡률을 변경하는 디옵터 구동부, 메모리, 그리고, 상기 액체 렌즈의 제1 곡률 상태에서, 피사체와의 거리에 따라 초점 값의 기울기 비를 산출하고, 상기 액체 렌즈의 제1 곡률 상태 및 상기 초점 값의 기울기 비를 상기 피사체와의 거리에 대응되는 제2 곡률 상태에 대응시켜 상기 메모리에 저장하는 제어부를 포함하고, 상기 초점 값의 기울기 비는 상기 제1 곡률 상태에서, 상기 피사체와의 거리에 따라 상기 액체 렌즈의 제1 영역 및 제2 영역간 형성되는 상기 액체 렌즈의 곡률 변경 대비 초점 값의 기울기 비인 것을 특징으로 하는 광학 장치를 제공한다.
또한, 본 발명에 다른 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 제1 곡률 상태를 가변하며, 상기 초점 값의 기울기 비 및 상기 제2 곡률 상태를 상기 메모리에 저장하는 것을 특징으로 하는 광학 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 초점 값의 기울기 비를 산출하기 위해, 상기 제1 곡률 상태의 액체 렌즈의 곡률을 적어도 2회 변경하도록 상기 디옵터 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 광학 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 이미지 처리부는 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역에서 상기 제1 곡률 상태에서의 초점 값 및 각각 변경된 곡률 상태에서의 초점 값을 산출하고, 상기 제어부는 상기 산출된 초점 값을 통해 상기 초점 값의 기울기 비를 산출하는 것을 특징으로 하는 광학 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 액체 렌즈의 곡률을 적어도 2회 변경함에 있어, 곡률 변경 정도가 일정하도록 상기 디옵터 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 광학 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역은 피사체와의 거리가 동일한 것을 특징으로 하는 광학 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역은 상이한 영역으로, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역간 구면 수차를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 디스플레이, 상기 디스플레이 전면에 배치되는 광학 장치를 구비하고, 상기 광학 장치는 상기 실시예에 따른 광학 장치인 것을 특징으로 하는 이동 단말기를 제공한다.
본 발명에 따른 광학 장치의 의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 액체 렌즈를 사용하는 광학장치에 있어서 대비 검출 방식에 의한 오토포커싱(AF) 수행하여 포커싱 에러를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 액체 렌즈를 구비한 광학 장치에 있어서 대비 검출 방식에 의한 오토포커싱(AF)에 소요되는 시간을 단축할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 액체 렌즈를 구비한 광학 장치에 있어서 대비 검출 방식에 의한 AF를 수행하면서도 피사체의 위치를 추정할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 액체 렌즈를 구비한 광학 장치에 있어서 대비 검출 방식에 의한 AF에 소요되는 시간을 단축하면서도 별도의 Phase Detection를 위한 별도의 센서 기술을 요하지 않을 수 있다.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 해당 기술 분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
도 1a는 본 발명의 일 예인 이동 단말기를 설명하기 위한 블록도이다.
도 1b 및 1c는 본 발명과 관련된 이동 단말기의 일 예를 서로 다른 방향에서 바라본 개념도이다.
도 2는 본 발명과 관련된 광학 장치와 관련된 단면 개념도이다.
도 3은 본 발명과 관련된 일렉트로 웨팅 액체 렌즈를 구비한 광학 장치의 구동 블록도의 일 예이다.
도 4은 대비 검출 방식에 의한 오토 포커스를 설명하기 위한 도면이다.
도 5은 종래의 대비 검출 방식에 의한 오토 포커스와 이상적인 오토 포커스 방식을 비교 설명하기 위한 도면이다.
도 6는 본 발명에 따른 액체 렌즈의 초점 값을 비교하는 영역의 일 실시예이다.
도 7는 도 6의 영역 별 초점 값(Focus Value, FV)을 액체 렌즈의 곡률에 대응하여 나타낸 그래프이다.
도 8은 도 6의 영역 간 구면 수차가 포함된 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 광학 장치의 메모리에 저장된 데이터를 설명하기 위한 테이블이다.
도 10은 도6의 영역 간 구면 수차가 포함되지 않는 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 11는 본 발명에 따른 일렉트로 웨팅 액체 렌즈의 초점 값을 산출하는 영역의 다른 실시예이다.
도 12는 본 발명에 따른 광학장치의 오토 포커스 방식을 설명하기 위한 흐름도 이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 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. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 설명되는 이동 단말기에는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기 (smartwatch), 글래스형 단말기 (smart glass), HMD(head mounted display)) 등이 포함될 수 있다.
그러나, 본 명세서에 기재된 실시 예에 따른 구성은 이동 단말기에만 적용 가능한 경우를 제외하면, 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터, 디지털 사이니지 등과 같은 고정 단말기에도 적용될 수도 있음을 본 기술분야의 해당 기술 분야의 통상의 기술자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.
도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 단말기를 설명하기 위한 블록도이다.
도 1b 및 1c는 본 발명과 관련된 이동 단말기의 일 예를 서로 다른 방향에서 바라본 개념도이다.
상기 이동 단말기(100)는 무선 통신부(110), 입력부(120), 센싱부(140), 출력부(150), 인터페이스부(160), 메모리(170), 제어부(180) 및 전원 공급부(190) 등을 포함할 수 있다. 도 1a에 도시된 구성요소들은 이동 단말기(100)를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서 상에서 설명되는 이동 단말기(100)는 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 구성요소들 중 무선 통신부(110)는, 이동 단말기(100)와 무선 통신 시스템 사이, 이동 단말기(100)와 다른 이동 단말기(100) 사이, 또는 이동 단말기(100)와 외부서버 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 또한, 상기 무선 통신부(110)는, 이동 단말기(100)를 하나 이상의 네트워크에 연결하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다.
이러한 무선 통신부(110)는, 방송 수신 모듈(111), 이동통신 모듈(112), 무선 인터넷 모듈(113), 근거리 통신 모듈(114), 위치 정보 모듈(115) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
입력부(120)는, 영상 신호 입력을 위한 카메라(121) 또는 영상 입력부, 오디오 신호 입력을 위한 마이크로폰(microphone, 122), 또는 오디오 입력부, 사용자로부터 정보를 입력받기 위한 사용자 입력부(123, 예를 들어, 터치키(touch key), 푸시키(mechanical key) 등)를 포함할 수 있다. 입력부(120)에서 수집한 음성 데이터나 이미지 데이터는 분석되어 사용자의 제어명령으로 처리될 수 있다.
센싱부(140)는 이동 단말기(100) 내 정보, 이동 단말기(100)를 둘러싼 주변 환경 정보 및 사용자 정보 중 적어도 하나를 센싱하기 위한 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센싱부(140)는 근접센서(141, proximity sensor), 조도 센서(142, illumination sensor), 터치 센서(touch sensor), 가속도 센서(acceleration sensor), 자기 센서(magnetic sensor), 중력 센서(G-sensor), 자이로스코프 센서(gyroscope sensor), 모션 센서(motion sensor), RGB 센서, 적외선 센서(IR 센서: infrared sensor), 지문인식 센서(finger scan sensor), 초음파 센서(ultrasonic sensor), 광 센서(optical sensor, 예를 들어, 카메라(121 참조)), 마이크로폰(microphone, 122 참조), 배터리 게이지(battery gauge), 환경 센서(예를 들어, 기압계, 습도계, 온도계, 방사능 감지 센서, 열 감지 센서, 가스 감지 센서 등), 화학 센서(예를 들어, 전자 코, 헬스케어 센서, 생체 인식 센서 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한편, 본 명세서에 개시된 이동 단말기(100)는, 이러한 센서들 중 적어도 둘 이상의 센서에서 센싱되는 정보들을 조합하여 활용할 수 있다.
출력부(150)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 디스플레이부(151), 음향 출력부(152), 햅틱 모듈(153), 광 출력부(154) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 디스플레이부(151)는 터치 센서와 상호 레이어 구조를 이루거나 일체형으로 형성됨으로써, 터치 스크린을 구현할 수 있다. 이러한 터치 스크린은, 이동 단말기(100)와 사용자 사이의 입력 인터페이스를 제공하는 사용자 입력부(123)로써 기능함과 동시에, 이동 단말기(100)와 사용자 사이의 출력 인터페이스를 제공할 수 있다.
인터페이스부(160)는 이동 단말기(100)에 연결되는 다양한 종류의 외부 기기와의 통로 역할을 수행한다. 이러한 인터페이스부(160)는, 유/무선 헤드셋 포트(port), 외부 충전기 포트(port), 유/무선 데이터 포트(port), 메모리 카드(memory card) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트(port), 오디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 비디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 이어폰 포트(port) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이동 단말기(100)에서는, 상기 인터페이스부(160)에 외부 기기가 연결되는 것에 대응하여, 연결된 외부 기기와 관련된 적절할 제어를 수행할 수 있다.
또한, 메모리(170)는 이동 단말기(100)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장한다. 메모리(170)는 이동 단말기(100)에서 구동되는 다수의 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application)), 이동 단말기(100)의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다. 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 무선 통신을 통해 외부 서버로부터 다운로드 될 수 있다. 또한 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 이동 단말기(100)의 기본적인 기능(예를 들어, 전화 착신, 발신 기능, 메시지 수신, 발신 기능)을 위하여 출고 당시부터 이동 단말기(100)상에 존재할 수 있다. 한편, 응용 프로그램은, 메모리(170)에 저장되고, 이동 단말기(100) 상에 설치되어, 제어부(180)에 의하여 상기 이동 단말기(100)의 동작(또는 기능)을 수행하도록 구동될 수 있다.
제어부(180)는 상기 응용 프로그램과 관련된 동작 외에도, 통상적으로 이동 단말기(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 제어부(180)는 위에서 살펴본 구성요소들을 통해 입력 또는 출력되는 신호, 데이터, 정보 등을 처리하거나 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동함으로써, 사용자에게 적절한 정보 또는 기능을 제공 또는 처리할 수 있다.
또한, 제어부(180)는 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동하기 위하여, 도 1a와 함께 살펴본 구성요소들 중 적어도 일부를 제어할 수 있다. 나아가, 제어부(180)는 상기 응용 프로그램의 구동을 위하여, 이동 단말기(100)에 포함된 구성요소들 중 적어도 둘 이상을 서로 조합하여 동작시킬 수 있다.
전원 공급부(190)는 제어부(180)의 제어 하에서, 외부의 전원, 내부의 전원을 인가 받아 이동 단말기(100)에 포함된 각 구성요소들에 전원을 공급한다. 이러한 전원 공급부(190)는 배터리를 포함하며, 상기 배터리는 내장형 배터리 또는 교체가능한 형태의 배터리가 될 수 있다.
상기 각 구성요소들 중 적어도 일부는, 이하에서 설명되는 다양한 실시 예들에 따른 이동 단말기(100)의 동작, 제어, 또는 제어방법을 구현하기 위하여 서로 협력하여 동작할 수 있다. 또한, 상기 이동 단말기(100)의 동작, 제어, 또는 제어방법은 상기 메모리(170)에 저장된 적어도 하나의 응용 프로그램의 구동에 의하여 이동 단말기(100) 상에서 구현될 수 있다.
입력부(120)는 영상 정보(또는 신호), 오디오 정보(또는 신호), 데이터, 또는 사용자로부터 입력되는 정보의 입력을 위한 것으로서, 영상 정보의 입력을 위하여, 이동 단말기(100) 는 하나 또는 복수의 카메라(121)를 구비할 수 있다.
카메라(121)는 본 발명의 이동 단말기(100)의 일부가 될 수도 있고, 또는 이동 단말기(100)를 포함하는 구성이 될 수 있다. 즉, 카메라(121) 및 본 발명의 이동 단말기(100)는 적어도 일부의 공통된 특징 또는 구성을 포함할 수 있다.
카메라(121)는 화상 통화모드 또는 촬영 모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지영상 또는 동영상 등의 화상 프레임을 처리한다. 처리된 화상 프레임은 디스플레이부(151)에 표시되거나 메모리(170)에 저장될 수 있다. 한편, 이동 단말기(100)에 구비되는 복수의 카메라(121)는 매트릭스 구조를 이루도록 배치될 수 있으며, 이와 같이 매트릭스 구조를 이루는 카메라(121)를 통하여, 이동 단말기(100)에는 다양한 각도 또는 초점을 갖는 복수의 영상정보가 입력될 수 있다. 또한, 복수의 카메라(121)는 입체영상을 구현하기 위한 좌 영상 및 우 영상을 획득하도록, 스트레오 구조로 배치될 수 있다.
한편, 센싱부(140)는 이동 단말기(100) 내 정보, 이동 단말기(100)를 둘러싼 주변 환경 정보 및 사용자 정보 중 적어도 하나를 센싱하고, 이에 대응하는 센싱 신호를 발생시킨다. 제어부(180)는 이러한 센싱 신호에 기초하여, 이동 단말기(100)의 구동 또는 동작을 제어하거나, 이동 단말기(100)에 설치된 응용 프로그램과 관련된 데이터 처리, 기능 또는 동작을 수행 할 수 있다. 센싱부(140)에 포함될 수 있는 다양한 센서 중 대표적인 센서들의 대하여, 보다 구체적으로 살펴본다.
먼저, 근접 센서(141)는 소정의 검출면에 접근하는 물체, 혹은 근방에 존재하는 물체의 유무를 전자계의 힘 또는 적외선 등을 이용하여 기계적 접촉이 없이 검출하는 센서를 말한다. 이러한 근접 센서(141)는 위에서 살펴본 터치 스크린에 의해 감싸지는 이동 단말기(100)의 내부 영역 또는 상기 터치 스크린의 근처에 근접 센서(141)가 배치될 수 있다.
근접 센서(141)의 예로는 투과형 광전 센서, 직접 반사형 광전 센서, 미러 반사형 광전 센서, 고주파 발진형 근접 센서, 정전 용량형 근접 센서, 자기형 근접 센서, 적외선 근접 센서 등이 있다. 터치 스크린이 정전식인 경우에, 근접 센서(141)는 전도성을 갖는 물체의 근접에 따른 전계의 변화로 상기 물체의 근접을 검출하도록 구성될 수 있다. 이 경우 터치 스크린(또는 터치 센서) 자체가 근접 센서로 분류될 수 있다.
한편, 설명의 편의를 위해, 터치 스크린 상에 물체가 접촉되지 않으면서 근접되어 상기 물체가 상기 터치 스크린 상에 위치함이 인식되도록 하는 행위를 "근접 터치(proximity touch)"라고 명명하고, 상기 터치 스크린 상에 물체가 실제로 접촉되는 행위를 "접촉 터치(contact touch)"라고 명명한다. 상기 터치 스크린 상에서 물체가 근접 터치 되는 위치라 함은, 상기 물체가 근접 터치될 때 상기 물체가 상기 터치 스크린에 대해 수직으로 대응되는 위치를 의미한다. 상기 근접 센서(141)는, 근접 터치와, 근접 터치 패턴(예를 들어, 근접 터치 거리, 근접 터치 방향, 근접 터치 속도, 근접 터치 시간, 근접 터치 위치, 근접 터치 이동 상태 등)을 감지할 수 있다. 한편, 제어부(180)는 위와 같이, 근접 센서(141)를 통해 감지된 근접 터치 동작 및 근접 터치 패턴에 상응하는 데이터(또는 정보)를 처리하며, 나아가, 처리된 데이터에 대응하는 시각적인 정보를 터치 스크린상에 출력시킬 수 있다. 나아가, 제어부(180)는, 터치 스크린 상의 동일한 지점에 대한 터치가, 근접 터치인지 또는 접촉 터치인지에 따라, 서로 다른 동작 또는 데이터(또는 정보)가 처리되도록 이동 단말기(100)를 제어할 수 있다.
터치 센서는 저항막 방식, 정전용량 방식, 적외선 방식, 초음파 방식, 자기장 방식 등 여러 가지 터치방식 중 적어도 하나를 이용하여 터치 스크린(또는 디스플레이부(151))에 가해지는 터치(또는 터치입력)을 감지한다.
일 예로서, 터치 센서는, 터치 스크린의 특정 부위에 가해진 압력 또는 특정 부위에 발생하는 정전 용량 등의 변화를 전기적인 입력신호로 변환하도록 구성될 수 있다. 터치 센서는, 터치 스크린 상에 터치를 가하는 터치 대상체가 터치 센서 상에 터치 되는 위치, 면적, 터치 시의 압력, 터치 시의 정전 용량 등을 검출할 수 있도록 구성될 수 있다. 여기에서, 터치 대상체는 상기 터치 센서에 터치를 인가하는 물체로서, 예를 들어, 손가락, 터치펜 또는 스타일러스 펜(Stylus pen), 포인터 등이 될 수 있다.
이와 같이, 터치 센서에 대한 터치 입력이 있는 경우, 그에 대응하는 신호(들)는 터치 제어기로 보내진다. 터치 제어기는 그 신호(들)를 처리한 다음 대응하는 데이터를 제어부(180)로 전송한다. 이로써, 제어부(180)는 디스플레이부(151)의 어느 영역이 터치 되었는지 여부 등을 알 수 있게 된다. 여기에서, 터치 제어기는, 제어부(180)와 별도의 구성요소일 수 있고, 제어부(180) 자체일 수 있다.
한편, 제어부(180)는, 터치 스크린(또는 터치 스크린 이외에 구비된 터치키)을 터치하는, 터치 대상체의 종류에 따라 서로 다른 제어를 수행하거나, 동일한 제어를 수행할 수 있다. 터치 대상체의 종류에 따라 서로 다른 제어를 수행할지 또는 동일한 제어를 수행할 지는, 현재 이동 단말기(100)의 동작상태 또는 실행 중인 응용 프로그램에 따라 결정될 수 있다.
한편, 위에서 살펴본 터치 센서 및 근접 센서는 독립적으로 또는 조합되어, 터치 스크린에 대한 숏(또는 탭) 터치(short touch), 롱 터치(long touch), 멀티 터치(multi touch), 드래그 터치(drag touch), 플리크 터치(flick touch), 핀치-인 터치(pinch-in touch), 핀치-아웃 터치(pinch-out 터치), 스와이프(swype) 터치, 호버링(hovering) 터치 등과 같은, 다양한 방식의 터치를 센싱할 수 있다.
초음파 센서는 초음파를 이용하여, 감지대상의 위치정보를 인식할 수 있다. 한편 제어부(180)는 광 센서와 복수의 초음파 센서로부터 감지되는 정보를 통해, 파동 발생원의 위치를 산출하는 것이 가능하다. 파동 발생원의 위치는, 광이 초음파보다 매우 빠른 성질, 즉, 광이 광 센서에 도달하는 시간이 초음파가 초음파 센서에 도달하는 시간보다 매우 빠름을 이용하여, 산출될 수 있다. 보다 구체적으로 광을 기준 신호로 초음파가 도달하는 시간과의 시간차를 이용하여 파동 발생원의 위치가 산출될 수 있다.
한편, 입력부(120)의 구성으로 살펴본, 카메라(121)는 카메라 센서(예를 들어, CCD, CMOS 등), 포토 센서(또는 이미지 센서) 및 레이저 센서 중 적어도 하나를 포함한다.
카메라(121)와 레이저 센서는 서로 조합되어, 3차원 입체영상에 대한 감지대상의 터치를 감지할 수 있다. 포토 센서는 디스플레이 소자에 적층될 수 있는데, 이러한 포토 센서는 터치 스크린에 근접한 감지대상의 움직임을 스캐닝하도록 이루어진다. 보다 구체적으로, 포토 센서는 행/열에 Photo Diode와 TR(Transistor)를 실장하여 Photo Diode에 인가되는 빛의 양에 따라 변화되는 전기적 신호를 이용하여 포토 센서 위에 올려지는 내용물을 스캔한다. 즉, 포토 센서는 빛의 변화량에 따른 감지대상의 좌표 계산을 수행하며, 이를 통하여 감지대상의 위치정보가 획득될 수 있다.
도 1 b 및 1c를 참조하면, 개시된 이동 단말기(100)는 바 형태의 단말기 바디를 구비하고 있다. 다만, 본 발명은 여기에 한정되지 않고 와치 타입, 클립 타입, 글래스 타입 또는 2 이상의 바디들이 상대 이동 가능하게 결합되는 폴더 타입, 플립 타입, 슬라이드 타입, 스윙 타입, 스위블 타입 등 다양한 구조에 적용될 수 있다. 광학 장치의 특정 유형에 관련될 것이나, 광학 장치의 특정유형에 관한 설명은 다른 타입의 광학 장치에 일반적으로 적용될 수 있다.
여기에서, 단말기 바디는 이동 단말기(100)를 적어도 하나의 집합체로 보아 이를 지칭하는 개념으로 이해될 수 있다.
이동 단말기(100)는 외관을 이루는 케이스(예를 들면, 프레임, 하우징, 커버 등)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 이동 단말기(100)는 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102)를 포함할 수 있다. 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102)의 결합에 의해 형성되는 내부공간에는 각종 전자부품들이 배치된다. 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102) 사이에는 적어도 하나의 미들 케이스가 추가로 배치될 수 있다.
단말기 바디의 전면에는 디스플레이부(151)가 배치되어 정보를 출력할 수 있다. 도시된 바와 같이, 디스플레이부(151)의 윈도우(151a)는 프론트 케이스(101)에 장착되어 프론트 케이스(101)와 함께 단말기 바디의 전면을 형성할 수 있다.
경우에 따라서, 리어 케이스(102)에도 전자부품이 장착될 수 있다. 리어 케이스(102)에 장착 가능한 전자부품은 착탈 가능한 배터리, 식별 모듈, 메모리 카드 등이 있다. 이 경우, 리어 케이스(102)에는 장착된 전자부품을 덮기 위한 후면커버(103)가 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 따라서, 후면 커버(103)가 리어 케이스(102)로부터 분리되면, 리어 케이스(102)에 장착된 전자부품은 외부로 노출된다.
도시된 바와 같이, 후면커버(103)가 리어 케이스(102)에 결합되면, 리어 케이스(102)의 측면 일부가 노출될 수 있다. 경우에 따라서, 상기 결합시 리어 케이스(102)는 후면커버(103)에 의해 완전히 가려질 수도 있다. 한편, 후면커버(103)에는 카메라(121b)나 음향 출력부(152b)를 외부로 노출시키기 위한 개구부가 구비될 수 있다.
이러한 케이스들(101, 102, 103)은 합성수지를 사출하여 형성되거나 금속, 예를 들어 스테인레스 스틸(STS), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti) 등으로 형성될 수도 있다.
이동 단말기(100)는, 복수의 케이스가 각종 전자부품들을 수용하는 내부 공간을 마련하는 위의 예와 달리, 하나의 케이스가 상기 내부 공간을 마련하도록 구성될 수도 있다. 이 경우, 합성수지 또는 금속이 측면에서 후면으로 이어지는 유니 바디의 이동 단말기(100)가 구현될 수 있다.
한편, 이동 단말기(100)는 단말기 바디 내부로 물이 스며들지 않도록 하는 방수부(미도시)를 구비할 수 있다. 예를 들어, 방수부는 윈도우(151a)와 프론트 케이스(101) 사이, 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102) 사이 또는 리어 케이스(102)와 후면 커버(103) 사이에 구비되어, 이들의 결합 시 내부 공간을 밀폐하는 방수부재를 포함할 수 있다.
이동 단말기(100)에는 디스플레이부(151), 제1 및 제2 음향 출력부(152a, 152b), 근접 센서(141), 조도 센서(142), 광 출력부(154), 제1 및 제2 카메라(121a, 121b), 제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b), 마이크로폰(122), 인터페이스부(160) 등이 구비될 수 있다.
이하에서는, 도 1b 및 도 1c에 도시된 바와 같이, 단말기 바디의 전면에 디스플레이부(151), 제1 음향 출력부(152a), 근접 센서(141), 조도 센서(142), 광 출력부(154), 제1 카메라(121a) 및 제1 조작유닛(123a)이 배치되고, 단말기 바디의 측면에 제2 조작유닛(123b), 마이크로폰(122) 및 인터페이스부(160)이 배치되며, 단말기 바디의 후면에 제2 음향 출력부(152b) 및 제2 카메라(121b)가 배치된 이동 단말기(100)를 일 예로 들어 설명한다.
다만, 이들 구성은 이러한 배치에 한정되는 것은 아니다. 이들 구성은 필요에 따라 제외 또는 대체되거나, 다른 면에 배치될 수 있다. 예를 들어, 단말기 바디의 전면에는 제1 조작유닛(123a)이 구비되지 않을 수 있으며, 제2 음향 출력부(152b)는 단말기 바디의 후면이 아닌 단말기 바디의 측면에 구비될 수 있다.
디스플레이부(151)는 이동 단말기(100)에서 처리되는 정보를 표시(출력)한다. 예를 들어, 디스플레이부(151)는 이동 단말기(100)에서 구동되는 응용 프로그램의 실행화면 정보, 또는 이러한 실행화면 정보에 따른 UI(User Interface), GUI(Graphic User Interface) 정보를 표시할 수 있다.
디스플레이부(151)는 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉서블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display), 전자잉크 디스플레이(e-ink display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 디스플레이부(151)는 이동 단말기(100)의 구현 형태에 따라 2개 이상 존재할 수 있다. 이 경우, 이동 단말기(100)에는 복수의 디스플레이부들이 하나의 면에 이격되거나 일체로 배치될 수 있고, 또한 서로 다른 면에 각각 배치될 수도 있다.
디스플레이부(151)는 터치 방식에 의하여 제어 명령을 입력 받을 수 있도록, 디스플레이부(151)에 대한 터치를 감지하는 터치센서를 포함할 수 있다. 이를 이용하여, 디스플레이부(151)에 대하여 터치가 이루어지면, 터치센서는 상기 터치를 감지하고, 제어부(180)는 이에 근거하여 상기 터치에 대응하는 제어명령을 발생시키도록 이루어질 수 있다. 터치 방식에 의하여 입력되는 내용은 문자 또는 숫자이거나, 각종 모드에서의 지시 또는 지정 가능한 메뉴항목 등일 수 있다.
한편, 터치센서는, 터치패턴을 구비하는 필름 형태로 구성되어 윈도우(151a)와 윈도우(151a)의 배면 상의 디스플레이(미도시) 사이에 배치되거나, 윈도우(151a)의 배면에 직접 패터닝되는 메탈 와이어가 될 수도 있다. 또는, 터치센서는 디스플레이와 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 터치센서는, 디스플레이의 기판 상에 배치되거나, 디스플레이의 내부에 구비될 수 있다.
이처럼, 디스플레이부(151)는 터치센서와 함께 터치 스크린을 형성할 수 있으며, 이 경우에 터치 스크린은 사용자 입력부(123, 도 1a 참조)로 기능할 수 있다. 경우에 따라, 터치 스크린은 제1조작유닛(123a)의 적어도 일부 기능을 대체할 수 있다.
제1 음향 출력부(152a)는 통화음을 사용자의 귀에 전달시키는 리시버(receiver)로 구현될 수 있으며, 제2 음향 출력부(152b)는 각종 알람음이나 멀티미디어의 재생음을 출력하는 라우드 스피커(loud speaker)의 형태로 구현될 수 있다.
디스플레이부(151)의 윈도우(151a)에는 제1 음향 출력부(152a)로부터 발생되는 사운드의 방출을 위한 음향홀이 형성될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 사운드는 구조물 간의 조립틈(예를 들어, 윈도우(151a)와 프론트 케이스(101) 간의 틈)을 따라 방출되도록 구성될 수 있다. 이 경우, 외관상 음향 출력을 위하여 독립적으로 형성되는 홀이 보이지 않거나 숨겨져 이동 단말기(100)의 외관이 보다 심플해질 수 있다.
광 출력부(154)는 이벤트의 발생시 이를 알리기 위한 빛을 출력하도록 이루어진다. 상기 이벤트의 예로는 메시지 수신, 호 신호 수신, 부재중 전화, 알람, 일정 알림, 이메일 수신, 애플리케이션을 통한 정보 수신 등을 들 수 있다. 제어부(180)는 사용자의 이벤트 확인이 감지되면, 빛의 출력이 종료되도록 광 출력부(154)를 제어할 수 있다.
제1 카메라(121a)는 촬영 모드 또는 화상통화 모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지영상 또는 동영상의 화상 프레임을 처리한다. 처리된 화상 프레임은 디스플레이부(151)에 표시될 수 있으며, 메모리(170)에 저장될 수 있다.
제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)은 이동 단말기(100)의 동작을 제어하기 위한 명령을 입력 받기 위해 조작되는 사용자 입력부(123)의 일 예로서, 조작부(manipulating portion)로도 통칭될 수 있다. 제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)은 터치, 푸시, 스크롤 등 사용자가 촉각적인 느낌을 받으면서 조작하게 되는 방식(tactile manner)이라면 어떤 방식이든 채용될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)은 근접 터치(proximity touch), 호버링(hovering) 터치 등을 통해서 사용자의 촉각적인 느낌이 없이 조작하게 되는 방식으로도 채용될 수 있다.
본 도면에서는 제1 조작유닛(123a)이 터치키(touch key)인 것으로 예시하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 조작유닛(123a)은 푸시키(mechanical key)가 되거나, 터치키와 푸시키의 조합으로 구성될 수 있다.
제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)에 의하여 입력되는 내용은 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 조작유닛(123a)은 메뉴, 홈키, 취소, 검색 등의 명령을 입력 받고, 제2 조작유닛(123b)은 제1 또는 제2 음향 출력부(152a, 152b)에서 출력되는 음향의 크기 조절, 디스플레이부(151)의 터치 인식 모드로의 전환 등의 명령을 입력 받을 수 있다.
한편, 단말기 바디의 후면에는 사용자 입력부(123)의 다른 일 예로서, 후면 입력부(미도시)가 구비될 수 있다. 이러한 후면 입력부는 이동 단말기(100)의 동작을 제어하기 위한 명령을 입력 받기 위해 조작되는 것으로서, 입력되는 내용은 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 전원의 온/오프, 시작, 종료, 스크롤 등과 같은 명령, 제1 및 제2 음향 출력부(152a, 152b)에서 출력되는 음향의 크기 조절, 디스플레이부(151)의 터치 인식 모드로의 전환 등과 같은 명령을 입력 받을 수 있다. 후면 입력부는 터치입력, 푸시입력 또는 이들의 조합에 의한 입력이 가능한 형태로 구현될 수 있다.
후면 입력부는 단말기 바디의 두께방향으로 전면의 디스플레이부(151)와 중첩되게 배치될 수 있다. 일 예로, 사용자가 단말기 바디를 한 손으로 쥐었을 때 검지를 이용하여 용이하게 조작 가능하도록, 후면 입력부는 단말기 바디의 후면 상단부에 배치될 수 있다. 다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 후면 입력부의 위치는 변경될 수 있다.
이처럼 단말기 바디의 후면에 후면 입력부가 구비되는 경우, 이를 이용한 새로운 형태의 유저 인터페이스가 구현될 수 있다. 또한, 앞서 설명한 터치 스크린 또는 후면 입력부가 단말기 바디의 전면에 구비되는 제1 조작유닛(123a)의 적어도 일부 기능을 대체하여, 단말기 바디의 전면에 제1 조작유닛(123a)이 미배치되는 경우, 디스플레이부(151)가 보다 대화면으로 구성될 수 있다.
한편, 이동 단말기(100)에는 사용자의 지문을 인식하는 지문인식센서가 구비될 수 있으며, 제어부(180)는 지문인식센서를 통하여 감지되는 지문정보를 인증수단으로 이용할 수 있다. 상기 지문인식센서는 디스플레이부(151) 또는 사용자 입력부(123)에 내장될 수 있다.
마이크로폰(122)은 사용자의 음성, 기타 소리 등을 입력 받도록 이루어진다. 마이크로폰(122)은 복수의 개소에 구비되어 스테레오 음향을 입력 받도록 구성될 수 있다.
인터페이스부(160)는 이동 단말기(100)를 외부기기와 연결시킬 수 있는 통로가 된다. 예를 들어, 인터페이스부(160)는 다른 장치(예를 들어, 이어폰, 외장 스피커)와의 연결을 위한 접속단자, 근거리 통신을 위한 포트[예를 들어, 적외선 포트(IrDA Port), 블루투스 포트(Bluetooth Port), 무선 랜 포트(Wireless LAN Port) 등], 또는 이동 단말기(100)에 전원을 공급하기 위한 전원공급단자 중 적어도 하나일 수 있다. 이러한 인터페이스부(160)는 SIM(Subscriber Identification Module) 또는 UIM(User Identity Module), 정보 저장을 위한 메모리 카드 등의 외장형 카드를 수용하는 소켓의 형태로 구현될 수도 있다.
단말기 바디의 후면에는 제2카메라(121b)가 배치될 수 있다. 이 경우, 제2카메라(121b)는 제1카메라(121a)와 실질적으로 반대되는 촬영 방향을 가지게 된다.
제2카메라(121b)는 적어도 하나의 라인을 따라 배열되는 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 복수의 렌즈는 행렬(matrix) 형식으로 배열될 수도 있다. 이러한 카메라는, '어레이(array) 카메라'로 명명될 수 있다. 제2카메라(121b)가 어레이 카메라로 구성되는 경우, 복수의 렌즈를 이용하여 다양한 방식으로 영상을 촬영할 수 있으며, 보다 나은 품질의 영상을 획득할 수 있다.
플래시(124)는 제2카메라(121b)에 인접하게 배치될 수 있다. 플래시(124)는 제2카메라(121b)로 피사체를 촬영하는 경우에 피사체를 향하여 빛을 비추게 된다.
단말기 바디에는 제2 음향 출력부(152b)가 추가로 배치될 수 있다. 제2 음향 출력부(152b)는 제1 음향 출력부(152a)와 함께 스테레오 기능을 구현할 수 있으며, 통화시 스피커폰 모드의 구현을 위하여 사용될 수도 있다.
단말기 바디에는 무선 통신을 위한 적어도 하나의 안테나가 구비될 수 있다. 안테나는 단말기 바디에 내장되거나, 케이스에 형성될 수 있다. 예를 들어, 방송 수신 모듈(111, 도 1a 참조)의 일부를 이루는 안테나는 단말기 바디에서 인출 가능하게 구성될 수 있다. 또는, 안테나는 필름 타입으로 형성되어 후면 커버(103)의 내측면에 부착될 수도 있고, 도전성 재질을 포함하는 케이스가 안테나로서 기능하도록 구성될 수도 있다.
단말기 바디에는 이동 단말기(100)에 전원을 공급하기 위한 전원 공급부(190, 도 1a 참조)가 구비된다. 전원 공급부(190)는 단말기 바디에 내장되거나, 단말기 바디의 외부에서 착탈 가능하게 구성되는 배터리(191)를 포함할 수 있다.
배터리(191)는 인터페이스부(160)에 연결되는 전원 케이블을 통하여 전원을 공급받도록 구성될 수 있다. 또한, 배터리(191)는 무선충전기기를 통하여 무선충전 가능하도록 구성될 수도 있다. 상기 무선충전은 자기유도방식 또는 공진방식(자기공명방식)에 의하여 구현될 수 있다.
한편, 본 도면에서는 후면 커버(103)가 배터리(191)를 덮도록 리어 케이스(102)에 결합되어 배터리(191)의 이탈을 제한하고, 배터리(191)를 외부 충격과 이물질로부터 보호하도록 구성된 것을 예시하고 있다. 배터리(191)가 단말기 바디에 착탈 가능하게 구성되는 경우, 후면 커버(103)는 리어 케이스(102)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.
도 2는 본 발명과 관련된 광학 장치(200)와 관련된 단면 개념도이다.
도 2의 광학 장치(200)는 도 1a에서 이동 단말기(100)에 포함되는 카메라(121)의 일 예이다.
광학 장치(200)는 조리개(211), 렌즈(220), 이미지 센서(230)를 구비할 수 있다.
피사체(1)로부터 반사되거나 출사된 빛은 적어도 하나의 렌즈(220)를 통과하여 굴절된다. 렌즈(220)를 통과하며 굴절된 빛은 이미지 센서(230)에 도달한다.
조리개(211)는 광학 경로 상의 렌즈(220)보다 이전 일 지점에 위치하여 렌즈(220) 및 이미지 센서(230)에 도달하는 광량을 조절한다.
이미지 센서(230)는 RGB를 센싱하기 위한 RGB 필터(231)와 광 신호를 전기 신호를 변환하는 센서 어레이(232)를 포함할 수 있다.
이미지 센서(230)는 RGB 필터(231)의 상단 또는 하단에 위상차 검출을 위한 마스크(masks)를 포할 수 있다.
이미지 프로세서는 이미지 센서(230)로부터 얻은 전기 신호를 기초로 RGB 이미지를 생성할 수 있다(미도시).
렌즈(220)는 복수 개가 구비될 수 있으며 글래스 렌즈 또는 플라스틱 렌즈 등 형상이 고정될 수 있다.
다만, 렌즈(220) 글래스 렌즈 또는 플라스틱 렌즈 등 형상이 고정되어 굴절율이 변하지 않는 경우에는 오토 포커싱 또는 영상 흔들림 보정 등의 기능을 수행하는데 있어 많은 제약을 가져온다.
이를 해결하기 위해, 적어도 하나의 렌즈(220)는 형상이 가변 하는 액체 렌즈일 수 있다.
액체 렌즈는 외부의 물리적 가압에 따라 변형되는 멤브레인 액체 렌즈와 전기적 상호 작용을 이용하여 변형되는 일렉트로 웨팅 액체 렌즈로 구분될 수 있다.
일렉트로 웨팅 액체 렌즈는 전기적 상호 작용을 이용하는 점에서 외부의 물리적 가압을 변형하는 멤브레인 액체 렌즈 보다 액체 렌즈의 굴절 정도를 조절하기 유리할 수 있다.
도 3은 본 발명과 관련된 일렉트로 웨팅 액체 렌즈(400)를 구비한 광학 장치(200)의 구동 블록도의 일 예이다.
본 발명과 관련된 광학장치(200)는 일렉트로 웨팅 액체 렌즈(400)의 곡률을 가변하는 렌즈 곡률 가변 장치(500)와, 일렉트로 웨팅 액체 렌즈(400)로부터의 광을 전기 신호로 변환하는 이미지 센서(530)와, 이미지 센서(530)로부터의 전기 신호에 기초하여 이미지 처리를 수행하는 이미지 처리부(540)을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명과 관련된 광학 장치(200)는 자이로 센서(550)를 더 포함할 수 있다.
이미지 처리부(540)는, 이미지에 대한 초점 정보를 출력할 수 있으며, 자이로 센서(915)는 흔들림 정보(OIS)를 출력할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 렌즈 곡률 가면 장치(500)는, 렌즈 제어부(510), 디옵터 구동부(520), 전원 공급부(560)를 구비할 수 있다.
렌즈 제어부(510)는 이미지 처리부(540)로부터 수신한 초점 정보를 통해 목표하는 일렉트로 웨팅 액체 렌즈(400)의 디옵터 값을 설정하고, 이에 대응되는 전압 값 또는 펄스폭(Pulse Width)을 특정하여 디옵터 구동부(520)가 일렉트로 웨팅 액체 렌즈(400)에 전압을 인가하도록 할 수 있다.
한편, 도 4은 렌즈의 전후 이동에 따라 초점 값이 달라지고, 이에 대응되는 피사체 영상의 일 실시예를 도시하고 있다.
도 4(a)는 초점이 피사체와의 거리 후면에 맺혀 흐릿한 영상을 획득하는 실시 예를 설명하고 있다. 도 4(a)의 렌즈 위치에 대응되는 초점 값은 피크 값에 미치지 못한 것을 확인할 수 있다.
도 4(b)는 초점이 피사체와의 거리에 매칭되어 선명한 영상을 획득하는 실시 예를 설명하고 있다. 도 4(b)는 렌즈 위치에 대응되는 초점 값이 피크 값에 대응되는 것을 확인할 수 있다.
도 4(c)는 초점이 피사체와의 거리 전면에 맺혀 흐릿한 영상을 획득하는 실시 예를 설명하고 있다. 도 4(c)의 렌즈 위치에 대응되는 초점 값은 피크 값을 지나 획득되는 것을 확인할 수 있다.
즉, 광학 장치는 렌즈를 전후로 이동하며 초점 값을 산출하고, 산출된 초점 값을 통해 피사체를 선명하게 촬영할 수 있는 렌즈 위치를 설정할 수 있다.
다만, 본 발명은 도 4과 같이 형태가 정해진 렌즈가 아닌 액체 렌즈이므로, 렌즈를 전후로 이동하는 대신 액체 렌즈의 곡률 변화를 이용할 수 있다.
즉, 본 발명은 액체 렌즈의 곡률을 변경하며 초점 값을 산출하고, 산출된 초점 값을 통해 피사체를 선명하게 촬영할 수 있는 곡률을 설정할 수 있다.
도 5는 종래의 대비 검출 방식에 의한 오토 포커스와 이상적인 오토 포커스 방식을 비교 설명하기 위한 도면이다.
종래의 대비 검출 방식(Legacy Contrast AF)은 렌즈를 일일이 이동하여 산출된 초점 값을 비교하여 렌즈 위치를 찾았다. 즉, 렌즈를 일일이 이동하여 초점 값이 피크를 이루는 렌즈의 위치를 찾았다. 이를 액체 렌즈에 적용한다면, 렌즈의 곡률을 일일이 변경하여 산출된 초점 값을 비교하여 액체 렌즈의 곡률을 찾을 수 있다. 다만, 이러한 경우 AF에 상당한 시간이 소요될 수 있다.
따라서, 도 5에서 나타나는 이상적인 오토 포커스(Ideal AF)와 같이 현재 위치 또는 곡률에서 한번에 피크 값에 대응되는 위치 또는 곡률로 도달할 수 있다면 오토 포커스(AF)에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다.
본 발명은 이상적인 오토 포커스(Ideal AF)를 수행하기 위해 액체 렌즈의 구면 수차를 이용한다.
구면 수차를 포함하는 액체 렌즈의 특징을 살펴보면, 액체 렌즈는 영역별로 초점 값의 피크가 생성되는 위치 또는 곡률이 상이할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 광학 장치는 구면 수차에 의해 영역별 초점 값의 피크가 생성되는 위치 또는 곡률이 상이한 특징을 이용하여, 피사체의 위치에 대응하는 곡률 상태로 한번에 이동할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 액체 렌즈(400)의 초점 값을 비교하는 영역의 일 실시예이다.
본 발명에 따른 오토 포커스(AF) 방식은 일렉트로 웨팅 액체 렌즈에 한정되지 않고 멤브레인 방식의 액체렌즈 또한 적용될 수 있다 따라서, 이를 통칭하여 액체 렌즈(400)로 명한다.
본 발명에 따른 광학 장치는 제1 곡률 상태(a)의 액체 렌즈(400)에서 피사체의 거리에 대응되는 제2 곡률 상태(b)로 오토 포커싱 하기 위해, 제1 영역(601)과 제2 영역(602)의 초점 값을 산출하고 산출된 초점 값을 비교할 수 있다.
제1 영역(601)과 제2 영역(602)은 액체 렌즈(400)는 영역을 N 등분 하여 페어를 이루는 영역으로 구면 수차를 형성하는 영역일 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 광학장치는 액체렌즈가 구면 수차를 형성하는 특징을 이용하여 오토 포커싱을 수행할 수 있다.
도 7는 도 6의 영역 별 초점 값(Focus Value, FV)을 액체 렌즈의 곡률에 대응하여 나타낸 그래프이다.
도 7의 그래프의 세로 축은 초점 값(FV)이며, 가로 축은 액체 렌즈의 곡률일 수 있다. 액체 렌즈의 곡률은 액체 렌즈에 접한 피사체를 촬영하기 적합한 곡률(macro)에서 무한대로 이격된 피사체를 촬영하기 적합한 곡률 (inf)까지 가변될 수 있다.
도 7(a)는 도 6의 제1 영역(601) 및 제2 영역(602) 간에 구면 수차가 없는 경우를 도시한 그래프이다.
제1 영역(601)과 제2 영역(602)간에 구면 수차가 없는 경우, 제1 영역(601)과 제2 영역(602)에서 초점 값(FV)이 피크를 이루는 위치, 즉, 실제 피사체를 촬영하기 적합한 곡률(pb)이 동일 할 수 있다.
다만, 이러한 경우에도 동일한 곡률에서 제1 영역(601)과 제2 영역(602)의 초점 값(FV)은 상이할 수 있다. 이는 제1 영역(601)과 제2 영역(602)에서 실제로 촬영되는 피사체와의 거리가 상이할 수 있기 때문이다.
즉, 도 7(a)에서 나타낸 바와 같이, 현재 곡률(= 제1 곡률 상태, p)에서 형성하는 제1 영역(601)의 초점 값 FV1@p와 제2 영역의 초점 값 FV2@p는 상이할 수 있다. 또한, 제1 변경 곡률 상태(p1)에서 제1 영역(601)의 초점 값 FV1@p+1과 제2 영역(602)의 초점 값 FV2@p+1은 상이할 수 있다. 제2 변경 곡률 상태(p2)에서도 마찬가지로 제1 영역(601)의 초점 값과 제2 영역(602)의 초점 값이 상이한 것을 확인할 수 있다.
상기 차이를 보상하기 위해 정규화 과정을 이용할 수 있으며 이는 이하 도 4에서 설명한다.
도 7(b) 및 도 7(c)는 도 6의 제1 영역(601) 및 제2 영역(602) 간에 구면 수차가 있는 경우로, 실제 피사체를 촬영하기 적합한 곡률(pb)간 차이가 있는 경우를 도시하고 있으며, 도 7(c)는 도 7(b)에 비해 구면 수차가 큰 경우를 도시하고 있다.
제1 영역(601) 및 제 2 영역(602)의 구면 수차에 의해 제1 영역(601)의 실제 피사체를 촬영하기 적합한 곡률(pb)은 macro 쪽으로 치우치는 것을 확인할 수 있다.
제1 영역(601) 및 제2 영역(602)의 구면 수차에 의해 제1 영역(601)의 실체 피사체를 촬영하기 적합한 곡률(pb)이 macro 쪽으로 치우침에 따라, 제1 영역(601)과 제 2 영역(602)간 액체 렌즈의 현재 곡률(= 제1 곡률 상태, p)에서 액체 렌즈의 곡률 대비 초점 값의 기울기가 상이할 수 있다.
즉, 본 발명은 상기 초점 값의 기울기 비를 통해 현재 곡률(= 제1 곡률 상태, p)에서 피사체의 거리에 대응하는 목표 곡률(= 제2 곡률 상태)로 액체 렌즈의 곡률을 한번에 오토 포커싱 할 수 있다.
현재 곡률 상태(= 제1 곡률 상태)에서 피사체의 거리에 대응하는 목표 곡률(= 제 2 곡률 상태)로 한번에 오토 포커싱 하기 위해, 본 발명에 따른 광학 장치는 인가되는 전기 신호에 기초하여 곡률이 가변하는 액체 렌즈(400, 도 3 참조), 액체 렌즈(400)를 투과하는 광을 전기 신호로 변환하는 이미지 센서(530, 도 3참조), 이미지 센서(530)에서 수신한 전기 신호를 통해 초점 값(FV)을 산출하는 이미지 처리부(540, 도 3참조), 액체 렌즈(400)의 곡률을 변경하는 디옵터 구동부(520, 도 3참조), 액체 렌즈(400)의 제1 곡률 상태(p) 및 오토 포커싱 후 피사체의 거리에 대응하는 제2 곡률 상태를 초점 값(FV)의 기울기 비에 대응하여 저장하는 메모리, 그리고, 상기 제1 곡률 상태(p)에서 초점 값(FV)의 기울기 비를 산출하고, 초점 값(FV)의 기울기 비를 통해 제2 곡률 상태로 오토 포커싱 하도록 디옵터 구동부(520)를 제어하는 제어부(500, 도 3참조)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 초점 값(FV)의 기울기 비는 제1 곡률 상태(p)에서, 피사체와의 거리에 따라 액체 렌즈(400)의 제1 영역(601) 및 제2 영역(602)간 형성되는 액체 렌즈(400)의 곡률 변경 대비 초점 값(FV)의 기울기 비일 수 있다.
이때, 제어부(500)는 초점 값(FV)의 기울기 비를 산출하기 위해, 제1 곡률 상태(p)의 액체 렌즈(400)의 곡률을 적어도 2회 변경하도록 디옵터 구동부(520)를 제어할 수 있다.
도 7은 초점 값(FV)의 기울기 비를 산출하기 위해, 액체 렌즈(400)의 곡률을 2회 변경하는 실시예를 개시하고 있으며, 제1 변경 곡률 상태(p1) 및 제2 변경 곡률 상태(p2)에서의 초점 값(FV)이 이용될 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 이미지 처리부(540)는 제1 영역(601) 및 제2 영역(602)에서 제1 곡률 상태(p)의 초점 값(FV) 및 각각 변경된 곡률 상태(p1, p2)에서의 초점 값(FV)을 산출하고, 제어부(500)는 산출된 초점 값(FV1@p, FV1@p+1, FV1@p+2, FV2@p, FV2@p+1, FV2@p+2)를 통해 초점 값(FV)의 기울기 비를 산출할 수 있다.
이때, 제어부(500)는 액체 렌즈(400)의 곡률을 적어도 변경함에 있어, 곡률 변경 정도(delta, 도 8참조)가 일정하도록 디옵터 구동부(520)를 제어할 수 있다.
즉, 제1 곡률 상태(p)와 제1변경 곡률 상태(p1)간 제1 변경 곡률 상태(p1) 와 제 2 변경 곡률 상태(p2)간 변경 정도(delta)가 일정할 수 있다.
제1 영역(601) 및 제2 영역(602)의 초점 값(FV)은 구면 수차에 의한 원인 외에도 제1 영역(601) 및 제2 영역(602)에 대응되는 피사체와의 거리에 따라 상이할 수 있다.
따라서, 제1 영역(601) 및 제2 영역(602)의 초점 값(FV) 차이에서 피사체와의 거리 차이 요인을 제거하기 위해 정규화(nomalizaition)이 필요할 수 있다. 이하 도 8에서 정규화 과정을 설명한다.
도 8는 도 6의 영역 간 구면 수차가 포함된 경우 초점 값(FV)의 기울기를 비교하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 제1 영역(601)이 구면 수차에 의해 제2 영역(602)의 실제 피사체를 촬영하기 적합한 곡률(pb)이 macro쪽으로 편향되는 실시예를 개시하고 있다.
즉, 제1 영역(601) 및 제 2 영역(602)간 실체 피사체를 촬영하기에 적합한 곡률(= 초점 값이 피크를 이루는 액체 렌즈의 곡률, pb)이 best pos. 차이 만큼 이격되어 있는 것을 확인 할 수 있다.
제1 영역(601) 및 제 2 영역(602)의 제1 곡률 상태(p)에서 액체 렌즈(400, 도 3참조)의 곡률 변경 대비 초점 값(FV)의 기울기는 정규화(normalization)을 한 후 비교될 수 있다.
이는, 상기 초점 값의 기울기에서 제1 영역(601) 및 제2 영역(602)간 촬영되는 피사체의 위치가 상이하여 발생되는 요인을 제거하고, 구면 수차에 의한 요인만을 고려 하기 위함이며, 또한, 이하 도 9에서 설명되는 테이블(800)을 제작하는 단계와도 관련이 있다. 이와 관련하여서는 도 9에서 구체적으로 설명한다.
즉, 본 발명의 제어부(500, 도 3참조)는 제1 영역(601) 및 제2 영역(602)간 정규화한 초점 값(FV)을 이용하여 초점 값의 기울기 비를 산출하며, 정규화한 초점 값(FV)은 제1 영역(601) 및 제2 영역(602)에서 피사체와의 거리가 동일한 경우에 대응되도록 변경된 값일 수 있다.
구체적으로, 정규화한 초점 값(FV)의 기울기 비를 산출 하는 과정은 다음과 같다.
도 8(a)를 살펴보면 제1 곡률 상태(p)에서 제1 영역(601)의 초점 값 FV1@p와 제2 영역의 초점 값 FV2@p를 산출하고, 액체 렌즈(400, 도 5참조)의 곡률을 deta 만큼 변경하여 제1 변경 곡률 상태(p1)에서 제1 영역(601)의 초점 값 FV1@p+1과 제2 영역(602)의 초점 값 FV2@p+1을 산출 할 수 있다. 마찬가지로, 액체 렌즈(400)의 곡률을 delta 만큼 추가 변경하여 제2 변경 곡률 상태(p2)에서 제1 영역(601)의 초점 값 FV1@p+2과 제2 영역의 초점 값 FV2@p+2을 산출 할 수 있다.
정규화 과정은 제1 영역(601) 또는 제2 영역(602)의 초점 값 곡선을 수직 이동하여 FV1@p와 FV2@p을 일시 시키고, FV1@p+1과 FV2@p+1를 각각 같게 제1 영역(601)의 초점 값 곡선 또는 제2 영역(602)의 초점 값 곡선을 변경하는 과정일 수 있다.
이때, 정규화 과정을 통해 FV1@p+2또는 FV2@p+2의 값 역시 변경될 수 있다.
정규화된 초점 값을 통해 제1 곡률 상태(p)에서 제1 영역(601) 및 제2 영역(602)간 액체 렌즈(400)의 곡률 변경 대비 초점 값의 기울기 비는 다음과 같이 산출할 수 있다.
제1 영역(601)에서 초점 값의 기울기(S1)는 delta 대비 정규화된 FV1@p+1과 FV1@p+2 차(f1)로 정의되고, 제2 영역(602)에서 초점 값의 기울기(S2)는 delta 대비 정규화된 FV2@p+1과 FV2@p+2 차(f2)로 정의 될 수 있다.
경우에 따라서, 초점 거리 이동 간격은 delta로 동일하므로, 정규화된 FV1@p와 FV1@p+1의 차(c)를 이용하여 S1은 2*delta 대비 f1+c로, S2는 2*delta 대비 f2+c로 정의 될 수 있다.
이때, 제1 영역(601)과 제2 영역(602)에서 초점 값의 기울 기 비(r_slopes)는 S2/S1으로 산출 할 수 있다.
이를 정리하면 다음과 같다.
S1 = f1/delta = (f1+c) / (2*delta)
S2 = f2/delta = (f2+c) / (2*delta)
f1 = FV1@p+2 - FV1@p+1
f2 = FV2@p+2 - FV2@p+1
c = FV1@p+1 - FV1@p = FV2@+1 - FV2@p
r_slopes = S2 / S1
도 8(a)는 초점 값의 차이가 작은 경우를 도 8(b)는 초점 값의 차이가 큰 경우를 각각 도시하고 있는데, 초점 값의 차이에 무관하게 상기 정규화 과정을 통해 제1 영역(601)과 제2 영역(602)의 기울기 비는 동일하게 얻을 수 있다.
상기에서 기술된 바와 같이, 본 발명에 따른 광학 장치(200, 도 3참조)가 메모리에 저장된 데이터를 통해 현재 곡률 상태(=제1 곡률 상태, p)에서 피사체와의 거리에 대응되는 곡률 상태(=제2 곡률 상태)로 한번에 이동하기 위해서는, 메모리에 필요한 데이터가 저장되어 있어야 한다.
즉, 본 발명에 따른 광학 장치(200)는 메모리에 제1 곡률 상태(p) 정보, 제1 곡률 상태(p)에서 피사체의 위치에 따른 초점 값의 기울기 비(r-slopes) 및, 제1 곡률 상태(p) 및 초점 값의 기울기 비(r-slopes)에 대응되는 제2 곡률 상태 정보를 포함하고 있어야 한다.
이하에서, 메모리에 상기 데이터를 포함하는 광학 장치(200)에 대해 설명한다.
도 9은 본 발명에 따른 광학 장치(200, 도 3참조)의 메모리에 저장된 데이터를 설명하기 위한 테이블(800)이다.
렌즈 위치(1~N)은 액체 렌즈(400, 도 3참조)의 제1 곡률 상태(p, 도 4 참조)로, 곡률이 macro 에서 infinite에 이르도록 달리하는 상태를 의미한다.
Ratio of Slopes는 도 4에서 구한 기울기 비(r_slopes)를 의미한다.
Best pos.(1~N)는 초점 값이 피크를 이루는 곡률 상태로 피사체를 촬영하기 적합한 곡률 상태(= 제 2 곡률 상태)를 의미한다.
구체적으로, 테이블(800)을 제작하는 방법은 렌즈 위치(1~N)별 피사체의 위치를 macro 에서 infinite까지 변경하며 액체 렌즈(400)에서 특정 페어를 이루는 영역간 Ratio of Slopes를 측정하여 데이터화하고, 이에 Best pos. (1~N)를 대응하여 제작될 수 있다.
도 9의 테이블(800)은 도 6의 제1 영역(601)과 제 2영역(602)에서 데이터화한 실시예를 포함하며, 페어를 이루는 영역별로 상이한 테이블이 제작될 수 있다.
도 9의 테이블(800)을 메모리(513)에 저장하기 위해서, 본 발명에 따른 광학 장치는, 인가되는 전기 신호에 기초하여 곡률이 가변하는 액체 렌즈(400), 액체 렌즈(400)를 투과하는 광을 전기 신호로 변환하는 이미지 센서(530, 도 3참조), 이미지 센서(530)에서 수신한 상기 전기 신호를 통해 초점 값을 산출하는 이미지 처리부(540, 도 3참조), 액체 렌즈(400)의 곡률을 변경하는 디옵터 구동부(520, 도 3참조), 메모리, 그리고, 액체 렌즈(400)의 제1 곡률 상태(p, 도 4 참조)에서, 피사체와의 거리에 따라 초점 값의 기울기 비를 산출하고, 액체 렌즈(400)의 제1 곡률 상태(p) 및 상기 초점 값의 기울기 비를 상기 피사체와의 거리에 대응되는 제2 곡률 상태에 대응시켜 메모리에 저장하는 제어부(500, 도 3참조)를 포함할 수 있다.
이때, 초점 값의 기울기 비는 제1 곡률 상태(p)에서, 피사체와의 거리에 따라 상기 액체 렌즈(400)의 제1 영역(601, 도 4 참조) 및 제2 영역(602, 도 8 참조) 간 형성되는 액체 렌즈(400)의 곡률 변경 대비 초점 값의 기울기 비일 수 있다.
이때, 제어부(500)는 제1 곡률 상태(p)를 가변하여, 초점 값의 기울기 비 및 제2 곡률 상태를 메모리(513)에 저장할 수 있다. 이때, 제어부(500)가 제1 곡률 상태(p)를 가변하는 의미는, 도 9의 테이블(800)에서 렌즈 위치를 1에서 N으로 가변하는 것을 의미한다.
구체적으로, 이미지 처리부(540)는 제1 영역(601) 및 제2 영역(602)에서 제1 곡률 상태(p)에서의 초점 값 및 각각 변경된 곡률 상태에서의 초점 값을 산출하고, 제어부(500)는 산출된 초점 값을 통해 초점 값의 기울기 비를 산출할 수 있다.
도 9의 테이블(800)에 포함된 best pos. (1~N)는 기존의 대비 검출 방식에 따를 오토 포커싱을 통해 획득 할 수 있다. 기존의 대비 검출 방식에 따른 오토 포커싱을 데이터화 하는데에만 이용되므로 실체 오토 포커싱하는 과정과 무관할 수 있다.
다만, 도 9의 테이블(800)에 포함된 best pos. (1~N)는 피사체의 위치에 따라 산출된 데이터로, 피사체의 위치가 macro에서 infinite까지 연속적으로 변하는 모든 경우를 데이터화하기 힘들 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 광학 장치(200)에서 오토 포커스를 수행함에 있어, 제어부(500)는 특정 렌즈 위치(1~N)(= 제1 곡률 상태)에서 측정된 Ratio of Slopes에 근사한 값을 이용하여 best pos.(1~N)(= 제 2 곡률 상태)를 찾아 액체 렌즈의 곡률을 제2 곡률 상태로 변경하고, 이후에 기존의 대비 검출 방식에 의한 오토 포커싱을 더 수행할 수 있다.
도 9의 테이블(800)을 제작 함에 있어, 피사체는 액체 렌즈(400)에 수평한 평면 일 수 있다. 즉, 제1 영역(601) 및 제 2 영역(602)은 피사체와의 거리가 동일할 수 있다. 테이블(800)을 제작 함에 있어서 피사체가 액체 렌즈(400)의 수평한 평면이기 때문에 오토 포커싱하는 과정에서 상기 설명한 정규화 과정이 필요할 수 있다.
도 9의 테이블(800)의 렌즈 위치(1~N)는 구면 수차를 포함하는 렌즈 곡률 상태일 수 있다. 이는 본 발명이 렌즈의 구면 수차를 이용하여 오토 포커싱하는데 특징이 있기 때문이다. 따라서, 제1 영역(601) 및 제2 영역(602)은 상이한 영역으로, 영역간 구면 수차를 포함할 수 있다.
반면, 렌즈에 구면 수차를 포함하지 않는 경우 본 발명을 이용하기 어렵다. 이는 제1 영역(601) 및 제2 영역(602)에서 제공하는 초점 정보가 동일하기 때문이다. 즉, 초점 값의 기울기 비가 1이 나오게 된다. 이와 관련하여 이하에서 구체적으로 설명한다.
도 10은 도10의 영역 간 구면 수차가 포함되지 않는 경우를 설명하기 위한 도면이다.
제1 영역(601)과 제2 영역(602)에서 초점 값 기울기 비가 1이 되는 경우 피사체를 촬영하기 적합한 곡률 상태(=제2 곡률 상태) 정보를 획득할 수 없다. 이는 실질적으로 제1 영역(601)과 제2 영역(602)에서 측정된 초점 값이 상이하더라도 다르지 않다. 이유는 상기에서 설명한 정규화 과정을 거치기 때문이다.
도 10(a) 는 액체 렌즈의 구면 수차가 없으면서, 제1 영역(601)과 제 2영역(602)간 초점 값 차이가 적은 경우를 설명하기 위한 그래프이며, 도 10(b)는 액체 렌즈의 구면 수차가 없으면서, 제1 영역(601)과 제2 영역(602)간 초점 값 차이가 큰 경울 설명하기 위한 그래프이다.
다만, 초점 값 차이는 제1 영역(601)과 제2 영역(602)에 대응되는 피사체의 거리가 상이하여 발생하는 것으로, 도 10(a) 및 도14(b)는 정규화 과정으로 통해 초점 값 곡선이 일치하는 것을 볼 수 있다.
즉, 제1 영역(601)과 제2 영역(602)에 대응되는 초점 값 차이에 무관하게 정규화를 통해 초점 값의 기울기 비가 1가 나오게 된다.
상기 내용에서는 액체 렌즈에서 단일 페어를 이루는 영역 간 비교를 통해 설명하였지만, 보다 정확성을 높이기 위해 복수의 페어를 이루는 영역을 비교할 수 있다.
도 11는 본 발명에 따른 일렉트로 웨팅 액체 렌즈(400)의 초점 값을 산출하는 영역의 다른 실시예이다.
즉, 본 발명에 따른 광학 장치(200, 도 3 참조)는 특정 제1 영역(601)과 제2 영역(602)와의 비교 외에서 제2 영역(602)과 제3영역(603)을 비교하여 목표 곡률 상태로 이동할 수 있다.
도 12는 본 발명에 광학장치(200, 도 3 참조)의 오토 포커스 방식을 설명하기 위한 흐름도 이다.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 광학 장치(200)의 대표 적인 두 가지 흐름을 살펴보면 다음과 같다.
첫 번째 흐름은, 도 9에 나타난 데이터를 이용하여 오토 포커스 하는 흐름이고, 두 번째 흐름은, 도 9에 나타난 데이터를 확보하는 흐름이다.
두 번째 흐름은 도 9에서 설명하여 설명한 바와 같고, 첫 번째 흐름을 방법론 적으로 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 광학 장치(200)는 현재 위치(= 제1 곡률 상태, p, 도 4 참조)에서 초점 값(Focus Value, FV)를 획득한다. (S801)
이후, 본 발명에 따른 광학 장치(200)는 액체 렌즈를 2회 이동(= 액체 렌즈의 곡률을 2회 변경)하여 각각 대응되는 초점 값(FV)를 획득할 수 있다. (S802, S803)
본 발명에 따른 광학 장치(200)는 3차례 초점 값을 획득하고 초점 값이 초점 거리 대비 형성하는 곡선을 정규화할 수 있다.(S804) 정규화하는 과정은 제1 영역과 제2 영역에서 측정된 초점 값을 동일한 거리의 피사체에 대응되도록 변경하는 것으로, 이와 관련하여 도 8에서 구체적으로 설명하였다.
본 발명에 따른 광학 장치(200)는 측정된 초점 값을 정규화 한 후 제1 영역(601, 도 8 참조)과 제2 영역(602, 도 8 참조)간 Ratio of Slopes를 계산할 수 있다. (S805)
본 발명에 따른 광학 장치(200)는 Ratio of Slopes를 구하면, 상기 두 번째 흐름을 통해 데이터화한 정보를 통해 현재 렌즈 위치(p) 및 Ratio of Slopes(R_slopes)에 대응되는 Best potion(= 제2 곡률 상태)을 획득할 수 있다. (S806)
이후, 본 발명에 따른 광학장치(200)는 제2 곡률 상태로 한번에 렌즈를 변경할 수 있다. (S807)
즉, 본 발명에 따른 광학장치는 3번의 이동(초점 값 찾는데 2번 목표 곡률 상태로 이동하는데 1번)을 통해 목표 곡률 상태로 이동할 수 있다는 점에서 대비 검출 방식의 AF에 소요되는 시간을 단축할 수 있다.
상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (15)

  1. 인가되는 전기 신호에 기초하여 곡률이 가변하는 액체 렌즈;
    상기 액체 렌즈를 투과하는 광을 전기 신호로 변환하는 이미지 센서;
    상기 이미지 센서에서 수신한 상기 전기 신호를 통해 초점 값을 산출하는 이미지 처리부;
    상기 액체 렌즈의 곡률을 변경하는 디옵터 구동부;
    상기 액체 렌즈의 제1 곡률 상태 및 오토 포커싱 후 피사체의 거리에 대응하는 제2 곡률 상태를 초점 값의 기울기 비에 대응하여 저장하는 메모리; 그리고,
    상기 제1 곡률 상태에서 상기 초점 값의 기울기 비를 산출하고, 상기 초점 값의 기울기 비를 통해 상기 제2 곡률 상태로 오토 포커싱 하도록 상기 디옵터 구동부를 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 초점 값의 기울기 비는
    상기 제1 곡률 상태에서, 상기 피사체와의 거리에 따라 상기 액체 렌즈의 제1 영역 및 제2 영역간 형성되는 상기 액체 렌즈의 곡률 변경 대비 초점 값의 기울기 비인 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 초점 값의 기울기 비를 산출하기 위해, 상기 제1 곡률 상태의 액체 렌즈의 곡률을 적어도 2회 변경하도록 상기 디옵터 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 이미지 처리부는
    상기 제1 영역 및 상기 제2 영역에서 상기 제1곡률 상태에서의 초점 값 및 각각 변경된 곡률 상태에서의 초점 값을 산출하고,
    상기 제어부는
    상기 산출된 초점 값을 통해 상기 초점 값의 기울기 비를 산출하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  4. 제4 항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 액체 렌즈의 곡률을 적어도 2외 변경함에 있어, 곡률 변경 정도가 일정하도록 상기 디옵터 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 제1 영역 및 상기 제2 영역간 정규화(normalization)한 초점 값을 이용하여 상기 초점 값의 기울기 비를 산출하며,
    상기 정규화한 초점 값은
    상기 산출된 초점 값이 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역에서 피사체와의 거리가 동일한 경우에 대응되도록 변경된 값인 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 제2 곡률 상태로 상기 액체 렌즈의 곡률을 변경하고, 대비 검출 방식에 의한 오토 포커싱을 더 수행하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 영역 및 상기 제2 영역은 상이한 영역으로, 상기 제1 영역 및 상기 제2영역간 구면 수차를 형성하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  8. 인가되는 전기 신호에 기초하여 곡률이 가변하는 액체 렌즈;
    상기 액체 렌즈를 투과하는 광을 전기 신호로 변환하는 이미지 센서;
    상기 이미지 센서에서 수신한 상기 전기 신호를 통해 초점 값을 산출하는 이미지 처리부;
    상기 액체 렌즈의 곡률을 변경하는 디옵터 구동부;
    메모리; 그리고,
    상기 액체 렌즈의 제1 곡률 상태에서, 피사체와의 거리에 따라 초점 값의 기울기 비를 산출하고,
    상기 액체 렌즈의 제1 곡률 상태 및 상기 초점 값의 기울기 비를 상기 피사체와의 거리에 대응되는 제2 곡률 상태에 대응시켜 상기 메모리에 저장하는 제어부;를 포함하고,
    상기 초점 값의 기울기 비는
    상기 제1 곡률 상태에서, 상기 피사체와의 거리에 따라 상기 액체 렌즈의 제1 영역 및 제2 영역간 형성되는 상기 액체 렌즈의 곡률 변경 대비 초점 값의 기울기 비인 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 제1 곡률 상태를 가변하며, 상기 초점 값의 기울기 비 및 상기 제2 곡률 상태를 상기 메모리에 저장하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 초점 값의 기울기 비를 산출하기 위해, 상기 제1 곡률 상태의 액체 렌즈의 곡률을 적어도 2회 변경하도록 상기 디옵터 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 이미지 처리부는
    상기 제1 영역 및 상기 제2 영역에서 상기 제1 곡률 상태에서의 초점 값 및 각각 변경된 곡률 상태에서의 초점 값을 산출하고,
    상기 제어부는
    상기 산출된 초점 값을 통해 상기 초점 값의 기울기 비를 산출하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 액체 렌즈의 곡률을 적어도 2회 변경함에 있어, 곡률 변경 정도가 일정하도록 상기 디옵터 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 제1 영역 및 상기 제2 영역은 피사체와의 거리가 동일한 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 제1 영역 및 상기 제2 영역은 상이한 영역으로, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역간 구면 수차를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  15. 디스플레이;
    상기 디스플레이 전면에 배치되는 광학 장치;를 구비하고,
    상기 광학 장치는
    제1항 내지 제14항 중 어느 하나의 광학 장치인 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
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