KR101661654B1 - 편광 필터를 포함한 카메라 모듈 - Google Patents

편광 필터를 포함한 카메라 모듈 Download PDF

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Abstract

편광 필터를 포함한 카메라 모듈에 관한 것이다. 상기 카메라 모듈은 렌즈, 상기 렌즈의 상부에 위치하여 상기 렌즈를 투과하는 광을 편광시키는 편광 필터부, 상기 렌즈의 하부에 위치하여 상기 렌즈를 투과한 편광된 광에서 적외선 영역의 광을 여과하는 적외선 필터, 상기 적외선 필터를 투과한 광을 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서를 포함한다.
카메라, 편광 필터, 렌즈, 디지털 영상 신호

Description

편광 필터를 포함한 카메라 모듈{camera module comprising polarized light filter}
본 발명은 카메라 모듈에 관한 것으로, 특히 편광 필터를 포함한 카메라 모듈에 관한 것이다.
카메라 모듈은 휴대용 전화기, 노트북 컴퓨터, PDA(personal digital assistants) 등 다양한 카메라 기능을 가진 제품에 장착되는데, 카메라 모듈에 편광 필터(polarized light filter: PL filter)를 사용하여 유리창이나 피사체의 표면에서 반사되는 빛을 차단하면 깨끗하고 진한 화상을 얻을 수 있다. 일반적으로 카메라에 사용하는 편광 필터는 탈부착하게 되어 있으며, 최상의 편광 효과를 얻기 위해서는 수동적으로 편광 필터의 방향을 회전시켜 조절해야만 하는 번거로움을 수반한다.
카메라 모듈이 다양한 디지털 카메라 기능을 가진 제품에 장착되는 경우, 편광 필터를 사용하기 위해서 종래와 같은 방식으로 수동적으로 편광 필터의 방향을 조절하는 것은 거의 불가능하다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 카메라 모듈에서 편광 필터를 이용할 수 있게 하는 편광 필터 및 편광 필터의 구동부를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면 렌즈, 상기 렌즈의 상부에 위치하여 상기 렌즈를 투과하는 광을 편광시키는 편광 필터부, 상기 렌즈의 하부에 위치하여 상기 렌즈를 투과한 편광된 광에서 적외선 영역의 광을 여과하는 적외선 필터, 상기 적외선 필터를 투과한 광을 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서를 포함하는 카메라 모듈을 제공한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면 렌즈, 상기 렌즈의 상부에 위치하여 상기 렌즈를 투과하는 광을 편광시키는 편광 필터부, 상기 렌즈의 하부에 위치하여 상기 렌즈를 투과한 편광된 광에서 적외선 영역의 광을 여과하는 적외선 필터,상기 적외선 필터를 투과한 광을 디지털 영상신호로 변환하고 상기 편광 필터부에 따른 수광량을 측정하는 CMOS 이미지 센서(CMOS Image Sensor) 및 상기 디지털 영상신호를 신호처리하여 보정하는 이미지 신호 프로세서(image signal processor)를 포함하는 카메라 모듈을 제공한다.
카메라 모듈로 피사체를 촬영시 빛의 반사 정도를 조절할 수 있다. 편광 필터를 이용하여 콘스트라스트가 강조되는 선명한 이미지를 얻을 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 카메라 모듈의 일 예를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 카메라 모듈(10)은 렌즈(11), 적외선 필터(12), 이미지 센서(13), 본딩 와이어(14), 인쇄회로기판(15), 배럴(16) 및 홀더(17)를 포함한다.
카메라 모듈(10)은 렌즈(11)와, 렌즈(11) 하부에 위치하는 적외선 필터(12) 와 적외선 필터(12)의 아래에 위치하는 이미지 센서(13) 및 이미지 센서(13)의 후면에 접하여 이미지 센서(13)와 본딩 와이어(14)에 의해 전기적으로 연결된 인쇄회로기판(15)을 포함하여 구성된다. 배럴(16)은 렌즈(11)에 장착되어 렌즈(11)를 보호하는 기능을 수행하고, 홀더(17)는 렌즈(11)의 외부 하우징 역할을 한다.
카메라 모듈(10)은 피사체의 광이미지를 렌즈(11)에서 수광받아 적외선 필터(12)에 전달한다. 적외선 필터(12)는 수광된 광이미지에서 적외선을 차단한 후 이미지 센서(13)로 조사한다. 이미지 센서(13)는 조사된 광이미지를 전기적인 신호로 변환한다.
도 2는 본 실시예에 따른 편광 필터를 구비한 카메라 모듈을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 카메라 모듈(1000)은 렌즈(100), 편광 필터부(200), 적외선 필터(300), CMOS 이미지 센서(CMOS Image Sensor: CIS)(410), 인쇄회로기판(450), 이미지 신호 프로세서(Image Signal Processor: ISP)(470), 배럴(500) 및 홀더(600)를 포함한다.
카메라 모듈(1000)은 렌즈(100)와, 렌즈(100) 상부에 위치하는 편광 필터부(200)와 하부에 위치하는 적외선 필터(300)와 적외선 필터(300)의 아래에 위치하는 CMOS 이미지 센서(410)과 CMOS 이미지 센서(410)의 아래에서 이를 지지하며 본딩 와이어(430)에 의해 CMOS 이미지 센서(410)와 전기적으로 연결된 인쇄회로기판(450)과 인쇄회로기판(450)의 저면부에 부착되어 본딩 와이어(490)에 의해 인쇄회로기판(450)에 전기적으로 연결된 이미지 신호 프로세서(470)를 포함하여 구성된 다. 여기서는 CMOS 이미지 센서를 이미지 센서로 이용하지만, CCD(charge coupled device)이미지 센서 등 다양한 이미지 센서가 이용될 수 있다.
배럴(500)은 렌즈(100)에 장착되어 렌즈(100)를 보호하는 기능을 수행하고, 홀더(600)는 렌즈(100)의 외부 하우징 역할을 한다.
카메라 모듈(1000)은 피사체의 광이미지가 편광 필터부(200)를 통해 편광된 광이미지를 렌즈(100)에서 수광받아 적외선 필터(300)에 전달한다.
편광 필터부(200)는 편광 필터(210), 구동부(230) 및 센서(250)를 포함하며, 구동부(230)는 센서(250)로부터 측정된 수광량에 의해 편광 필터(210)의 방향을 회전시킴으로써 편광 필터(210)의 위치를 자동으로 조절한다. 편광 필터(210)는 2장의 유리막 사이에 한 장의 편광 시트 또는 편광막이 삽입된 구조일 수 있다. 여기서, '편광 필터의 방향'은 카메라 모듈 내에서 어떤 기준점을 중심으로 한 편광 필터가 위치하는 각도 또는 방향을 나타낸다.
여기서, 본 실시예와 같이 카메라 모듈(1000)이 CMOS 이미지 센서(410)로 구현되는 경우 센서(250)는 없을 수 있으며, CMOS 이미지 센서(410)에서 수광량의 차이에 따른 콘스트라스트(constrast)의 차이에 의해 수광량을 센싱할 수 있다.
적외선 필터(300)는 편광된 광이미지에서 장파장인 적외선을 차단한 후 CMOS 이미지 센서(410)로 조사한다. CMOS 이미지 센서(410)는 CMOS(Complementary MOS) 기술을 이용하여 화소수만큼 MOS 트랜지스터를 만들고 이를 이용하여 순차적인 출력을 검색하는 스위칭 방식을 채용하여, 조사된 광이미지를 전기적인 디지털 영상신호로 변환한다. 이미지 신호 프로세서(470)는 변환된 디지털 영상신호를 신호처 리하여 보정한다. 예를 들어, 카메라를 사용하는 환경에 따른 광원의 고유 파장에 따라서 왜곡되는 색을 보정하거나 블랙레벨 보상(black level conversion: BLC) 또는 색 보간(color interpolation) 등을 수행한다. 이미지 신호 프로세서(470)는 ECM(Epoxy Molding Compound)(700)에 의해 밀봉될 수 있다.
여기서, CMOS 이미지 센서(410) 및 이미지 신호 프로세서(470)는 일체로 형성된 이미지 센서(image sensor: IS)(도시되지 않음)로 구현될 수 있다.
도 3은 본 실시예에 따른 편광 필터의 구동부를 나타낸 블록도이다.
도 3을 참조하면, 편광 필터의 구동부(230)는 모터(231), 제어부(233) 및 메모리부(235)를 포함한다.
모터(231)는 편광 필터(210)를 회전시켜 편광 필터(210)의 방향을 변경한다.
제어부(233)는 편광 필터(210)의 적정한 방향을 판단하기 위해 편광 필터(210)의 회전을 제어하거나 편광 필터(210)의 회전시 센서(250)로부터 측정된 수광량에 의해 수광량이 최대가 되는 편광 필터(210)의 방향과 수광량이 최소가 되는 편광 필터(210)의 방향을 판단하여 편광 필터(210)의 방향에 대한 정보를 메모리부(235)에 보낸다. 카메라 모듈(1000)이 피사체를 촬영시에는 편광 필터(210)를 회전시켜 수광량이 최소가 되는 편광 필터(210)의 방향이 되도록 제어할 수 있다.
여기서, 제어부(233)는 이미지 신호 프로세서(470)와 통합하여 구현할 수도 있다.
도 3에서 상술한 제어부(233) 및 메모리부(235)는 각각 분리된 ~부로 구현한 일 예이나, 하나의 ~부로 통합하여 구현할 수도 있다. 이는 본 실시예에서 다른 ~ 부에도 적용된다.
도 4는 본 실시예에 따른 편광 필터를 구비한 카메라 모듈에서 피사체를 촬영하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 렌즈(100)를 중심으로 편광 필터(210)를 초기 위치에 위치시킨다(S810). 여기서, 초기 위치는 센서(250)로부터 측정된 수광량이 최대가 되는 편광 필터의 방향일 수 있으며, 수광량이 최대가 되는 편광 필터의 방향은 메모리부(235)에 이미 저장되어 있을 수 있다. 편광 필터(210)를 초기 위치에 위치시키는 중심은 상기 렌즈(100)외에도 CMOS 이미지 센서(410), 인쇄회로기판(450), 이미지 신호 프로세서(470) 등 다양하게 적용될 수 있다.
그런 다음, 편광 필터(210)를 180도 회전시켜 수광량이 최대가 되는 편광 필터(210)의 방향과 수광량이 최소가 되는 편광 필터(210)의 방향을 판단한다(S820). 구체적으로, 제어부(233)는 시계 방향 또는 반시계 방향으로 편광 필터(210)를 180도 회전시키는 신호를 모터(231)에 보내고, 모터(231)는 신호를 받아 이에 따라 편광 필터(210)를 회전시킨다. 센서(250)는 편광 필터(210)가 회전됨에 따라 변화하는 수광량을 측정하여 제어부(233)에 보낸다. 제어부(233)는 센서(250)에서 측정된 수광량이 최대가 되는 편광 필터(210)의 방향과 수광량이 최소가 되는 편광 필터(210)의 방향을 판단하여 메모리부(235)에 저장한다. 제어부(233)에 의해 판단된 수광량이 최대가 되는 편광 필터(210)의 방향에서 이미지 신호 프로세서(470)는 적정 노출을 판단하여 노출시간을 저장할 수 있다.
그런 다음, 편광 필터(210)를 수광량이 최소가 되는 방향에 위치시켜 피사체 를 촬영한다(S830). 이때, 이미지 신호 프로세서(470)가 수광량이 최대가 되는 편광 필터(210)의 방향에서 판단된 노출시간이 적용되게 할 수 있다.
도 5a는 종래 카메라 모듈로 촬영한 사진이고 도 5b는 본 실시예에 따른 편광 필터를 구비한 카메라 모듈로 촬영한 사진이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 종래 카메라 모듈로 촬영한 사진 보다 본 실시예에 따른 편광 필터를 구비한 카메라 모듈로 촬영한 사진이 빛의 반사가 제거되고 콘스트라스트(constrast)가 강조되어 깨끗하고 선명한 이미지를 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.
본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터,데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미 디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
상술한 모든 기능은 상기 기능을 수행하도록 코딩된 소프트웨어나 프로그램 코드 등에 따른 마이크로프로세서, 제어기, 마이크로제어기, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등과 같은 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 상기 코드의 설계, 개발 및 구현은 본 발명의 설명에 기초하여 당업자에게 자명하다고 할 것이다.
이상 본 발명에 대하여 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시켜 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명은 이하의 특허청구범위의 범위 내의 모든 실시예들을 포함한다고 할 것이다.
도 1은 카메라 모듈의 일 예를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 편광 필터를 구비한 카메라 모듈을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 실시예에 따른 편광 필터의 구동부를 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 실시예에 따른 편광 필터를 구비한 카메라 모듈에서 피사체를 촬영하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 5a는 종래 카메라 모듈로 촬영한 사진이다.
도 5b는 본 실시예에 따른 편광 필터를 구비한 카메라 모듈로 촬영한 사진이다.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 렌즈 200: 편광 필터부
210: 편광 필터 230: 구동부
250: 센서 300: 적외선 필터
410: CMOS 이미지 센서 450: 인쇄회로 기판
470: 이미지 신호 프로세서
500: 배럴 600: 홀더
700: ECM(Epoxy Molding Compound)

Claims (7)

  1. 렌즈;
    상기 렌즈의 상부에 위치하여 상기 렌즈를 투과하는 광을 편광시키며, 편광 방향이 조절되도록 회전하는 편광 필터부;
    상기 렌즈의 하부에 위치하여 상기 렌즈를 투과한 편광된 광에서 적외선 영역의 광을 여과하는 적외선 필터;
    상기 적외선 필터를 투과한 광을 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서; 및
    상기 편광 필터부를 180도(°) 회전시키면서 측정된 수광량이 최대 및 최소가 되는 상기 편광 필터부의 방향을 판단하는 제어부를 포함하여 이루어져,
    상기 편광 필터부가 상기 수광량이 최소가 되는 방향에 위치한 상태에서 상기 수광량이 최대가 되는 상기 편광 필터부의 방향에서 판단된 노출 시간을 적용하여 피사체를 촬영하는 카메라 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 편광 필터부는
    상기 렌즈를 투과하는 광을 편광시키는 편광 필터;
    상기 편광 필터의 방향에 따른 수광량을 측정하는 센서 및
    상기 측정된 수광량에 따라 상기 수광량이 최대가 되는 편광 필터의 방향 및 상기 수광량이 최소가 되는 편광 필터의 방향을 판단하고 피사체를 촬영할 때 상기 편광 필터를 상기 수광량이 최소가 되는 방향으로 회전시키는 구동부를 포함하는 카메라 모듈.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 편광 필터는 2장의 유리막 사이에 적어도 하나의 편광막이 삽입된 카메라 모듈.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지 센서는 CCD(charge coupled device)이미지 센서 및 CMOS(complimentary metal-oxide semiconductor)이미지 센서 중 어느 하나인 카메라 모듈.
  5. 렌즈;
    상기 렌즈의 상부에 위치하여 상기 렌즈를 투과하는 광을 편광시키며, 편광 방향이 조절되도록 회전하는 편광 필터부;
    상기 렌즈의 하부에 위치하여 상기 렌즈를 투과한 편광된 광에서 적외선 영역의 광을 여과하는 적외선 필터;
    상기 적외선 필터를 투과한 광을 디지털 영상신호로 변환하고 상기 편광 필터부에 따른 수광량을 측정하는 CMOS 이미지 센서(CMOS Image Sensor);
    상기 디지털 영상신호를 신호처리하여 보정하는 이미지 신호 프로세서(image signal processor); 및
    상기 편광 필터부를 180도(°) 회전시키면서 측정된 수광량이 최대 및 최소가 되는 상기 편광 필터부의 방향을 판단하는 제어부를 포함하여 이루어져,
    상기 편광 필터부가 상기 수광량이 최소가 되는 방향에 위치한 상태에서 상기 수광량이 최대가 되는 상기 편광 필터부의 방향에서 판단된 노출 시간을 적용하여 피사체를 촬영하는 카메라 모듈.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 편광 필터부는
    상기 렌즈를 투과하는 광을 편광시키는 편광 필터 및
    상기 측정된 수광량에 따라 상기 수광량이 최대가 되는 편광 필터의 방향과 상기 수광량이 최소가 되는 편광 필터의 방향을 판단하고 피사체를 촬영할 때 상기 편광 필터를 상기 수광량이 최소가 되는 방향으로 회전시키는 구동부를 포함하는 카메라 모듈.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 이미지 신호 프로세서가 상기 노출 시간을 판단하고 상기 판단된 노출 시간을 저장하는 카메라 모듈.
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