KR102252287B1

KR102252287B1 - 소형 반사부를 이용한 카메라 모듈 및 이를 이용한 증강 현실용 광학 장치

Info

Publication number: KR102252287B1
Application number: KR1020200071650A
Authority: KR
Inventors: 하정훈
Original assignee: 주식회사 레티널
Priority date: 2020-06-12
Filing date: 2020-06-12
Publication date: 2021-05-14
Also published as: KR20210004835A

Abstract

본 발명은 소형 반사부를 이용한 카메라 모듈 및 이를 이용한 증강 현실용 광학 장치에 관한 것으로서, 적어도 하나 이상의 렌즈가 배치되는 렌즈부와 상기 렌즈부를 통해 입사하는 화상광을 전기적 신호로 변환하여 출력하는 이미지 센서를 포함하는 카메라 모듈에 있어서, 입사하는 화상광을 반사시켜 상기 렌즈부로 전달하는 반사부를 포함하되, 상기 반사부의 반사면은, 입사하는 화상광을 렌즈부로 반사시키기 위하여 입사광의 광축에 대해 경사지도록 배치되어 입사광에 대한 조리개로 작용하는 것을 특징으로 하는 소형 반사부를 이용한 카메라 모듈을 제공한다.

Description

소형 반사부를 이용한 카메라 모듈 및 이를 이용한 증강 현실용 광학 장치{CAMERA MODULE USING SMALL REFLECTIVE SURFACE AND OPTICAL DEVICE FOR AUGMENTED REALITY USING THE CAMERA MODULE}

본 발명은 카메라 모듈 및 이를 이용한 증강 현실용 광학 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소형 반사부를 이용하여 장치를 소형화시키고 카메라 모듈의 광 최적화 설계를 용이하게 할 수 있는 소형 반사부를 이용한 카메라 모듈 및 이를 이용한 증강 현실용 광학 장치에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 스마트폰이나 태블릿 PC, 노트북 등의 휴대용 기기에 카메라 모듈이 포함되어 있다.

이러한 휴대용 기기에 사용되는 카메라 모듈은 일반적으로 적어도 하나 이상의 렌즈가 배치되는 렌즈부와 렌즈부를 통해 입사하는 화상광을 전기적 신호로 변환하여 출력하는 이미지 센서를 포함한다.

도 1은 종래의 카메라 모듈(100)의 일반적인 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 카메라 모듈(100)은, 렌즈부(101)와 이미지 센서(102)를 포함한다. 일반적으로 렌즈부(101)에는 적어도 하나 이상의 렌즈가 순차적으로 배치되고, 이미지 센서(102)는 렌즈부(101)로 입사하는 화상광을 전기적 신호로 변환하여 출력한다.

이러한 종래의 카메라 모듈(100)은, 스마트폰과 같은 휴대용 기기가 소형화됨에 따라 전체적인 크기 및 부피도 소형화되고 있다. 그러나, 이와 함께 카메라 모듈(100)의 성능 또한 급속히 발전함에 따라 보다 높은 광학 성능을 제공하기 위하여 다수의 렌즈를 사용하고 있다. 따라서, 초점 거리를 늘리는데 한계가 있어서 도 1에 나타낸 바와 같이 렌즈부(101)가 외부로 돌출되는 등의 문제가 있어서, 전체적인 폭(w)을 줄이는데 한계가 있고 이는 카메라 모듈의 광 최적화 설계를 어렵게 하는 요인이 되고 휴대용 기기의 폼팩터를 소형화하는데 장애로 작용하고 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 소형 반사부를 이용하여 장치를 소형화시키고 카메라 모듈의 광 최적화 설계를 용이하게 할 수 있는 소형 반사부를 이용한 카메라 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 소형 반사부를 이용한 카메라 모듈을 사용함으로써 증강 현실용 화상을 제공하는 동시에 촬영 장치로도 사용할 수 있는 증강 현실용 광학 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 적어도 하나 이상의 렌즈가 배치되는 렌즈부와 상기 렌즈부를 통해 입사하는 화상광을 전기적 신호로 변환하여 출력하는 이미지 센서를 포함하는 카메라 모듈에 있어서, 입사하는 화상광을 반사시켜 상기 렌즈부로 전달하는 반사부를 포함하되, 상기 반사부의 반사면은, 입사하는 화상광을 렌즈부로 반사시키기 위하여 입사광의 광축에 대해 경사지도록 배치되어 입사광에 대한 조리개로 작용하는 것을 특징으로 하는 소형 반사부를 이용한 카메라 모듈을 제공한다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 입사하는 화상광을 전기적 신호로 변환하여 출력하는 이미지 센서를 포함하는 카메라 모듈에 있어서, 입사하는 화상광을 반사시켜 상기 이미지 센서로 전달하는 반사부를 포함하되, 상기 반사부의 반사면은, 입사하는 화상광을 이미지 센서로 반사시키기 위하여 입사광의 광축에 대해 경사지도록 배치되어 입사광에 대한 조리개로 작용하고, 상기 반사부의 반사면은 반사부로 입사하는 화상광의 입사 방향에 대해 오목 면으로 형성된 것을 특징으로 하는 소형 반사부를 이용한 카메라 모듈을 제공한다.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 적어도 하나 이상의 렌즈가 배치되는 렌즈부와 상기 렌즈부를 통해 입사하는 화상광을 전기적 신호로 변환하여 출력하는 이미지 센서를 포함하는 카메라 모듈에 있어서, 입사하는 화상광을 반사시켜 상기 렌즈부로 전달하는 반사부를 포함하되, 상기 반사부의 반사면은, 입사하는 화상광을 렌즈부로 반사시키기 위하여 입사광의 광축에 대해 경사지도록 배치되어 입사광에 대한 조리개로 작용하고, 상기 반사부의 반사면은 반사부로 입사하는 화상광의 입사 방향에 대해 볼록 면으로 형성된 것을 특징으로 하는 소형 반사부를 이용한 카메라 모듈을 제공한다.

여기에서, 상기 렌즈부는 오목 렌즈로 형성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 적어도 하나 이상의 렌즈가 배치되는 렌즈부와 상기 렌즈부를 통해 입사하는 화상광을 전기적 신호로 변환하여 출력하는 이미지 센서를 포함하는 카메라 모듈에 있어서, 입사하는 화상광을 반사시켜 상기 렌즈부로 전달하는 반사부를 포함하되, 상기 반사부의 반사면은, 입사하는 화상광을 렌즈부로 반사시키기 위하여 입사광의 광축에 대해 경사지도록 배치되어 입사광에 대한 조리개로 작용하고, 상기 반사부의 반사면은 반사부로 입사하는 화상광의 입사 방향에 대해 곡률을 갖는 곡면으로 형성되고, 상기 렌즈부는 렌즈부로 입사하는 화상광의 입사 방향에 대해 곡률을 갖는 곡면으로 형성되며, 상기 반사부는 굴절률을 갖는 광학 수단에 매립된 것을 특징으로 하는 소형 반사부를 이용한 카메라 모듈을 제공한다.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 적어도 하나 이상의 렌즈가 배치되는 제1 렌즈부 및 제2 렌즈부와 상기 렌즈부들을 통해 입사하는 화상광을 전기적 신호로 변환하여 출력하는 제1 이미지 센서 및 제2 이미지 센서를 포함하는 카메라 모듈에 있어서, 반투명 재질로 형성되며, 입사하는 화상광을 반사시켜 상기 제1 렌즈부로 전달하는 제1 반사부; 및 입사하는 화상광을 기준으로 제1 반사부의 뒤쪽에 배치되며, 입사하는 화상광을 반사시켜 상기 제2 렌즈부로 전달하는 제2 반사부를 포함하되, 상기 제1 반사부 및 제2 반사부는, 입사하는 화상광을 제1 렌즈부 및 제2 렌즈부로 각각 반사시키기 위하여 제1 반사부 및 제2 반사부의 반사면이 입사광의 광축에 대해 각각 경사지도록 배치되고, 상기 제2 반사부의 경사각은 상기 제1 반사부의 경사각과 평행하지 않은 것을 특징으로 하는 소형 반사부를 이용한 카메라 모듈을 제공한다.

여기에서, 상기 제2 반사부는 상기 제1 반사부 보다 크기가 작은 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1 렌즈부와 제2 렌즈부로 출사되는 출사광의 광축은 서로 평행한 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 상기한 바와 같은 카메라 모듈이 복수개 배치되고, 상기 각각의 카메라 모듈들은 입사하는 화상광의 광축에 수직인 평면에 배치되는 것을 특징으로 하는 복합 카메라 모듈을 제공한다.

여기에서, 상기 각각의 카메라 모듈들은 상기 수직인 평면에 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 각각의 카메라 모듈들은, 상기 수직인 평면에 배치되는 상기 각 단위 카메라 모듈의 반사부들을 연결하는 연결선의 교차점인 중심점을 기준으로 서로 동일한 각도의 간격을 두고 배치될 수 있다.

본 발명에 의하면, 소형 반사부를 이용하여 장치를 소형화시키고 카메라 모듈의 광 최적화 설계를 용이하게 할 수 있는 소형 반사부를 이용한 카메라 모듈을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 소형 반사부를 이용한 카메라 모듈을 사용함으로써 증강 현실용 화상을 제공하는 동시에 촬영 장치로도 사용할 수 있는 증강 현실용 광학 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 종래의 카메라 모듈(100)의 일반적인 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2a 및 도 2b은 본 발명의 일실시예에 의한 소형 반사부를 이용한 카메라 모듈(200)을 나타낸 도면으로서, 도 2a는 측면도, 도 2b는 정면도를 각각 나타낸 것이다.
도 3a는 본 발명의 다른 실시예에 의한 카메라 모듈(200A)의 측면도를 나타낸 것이다.
도 3b는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 카메라 모듈(200B)의 측면도를 나타낸 것이다.
도 3c는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 카메라 모듈(200C)의 측면도를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 카메라 모듈(300)을 설명하기 위한 측면도이다.
도 5는 제1 반사부(30A) 및 제2 반사부(30B)의 정면도를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 카메라 모듈(400)을 설명하기 위한 측면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 카메라 모듈(200,300,400)을 복수개로 형성하여 복합 카메라 모듈(500)을 구현한 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명에 의한 카메라 모듈(200)을 포함하는 증강 현실용 광학 장치(600)를 설명하기 위한 도면으로서, 도 8은 측면도이고 도 9는 정면도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 의한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

도 2a 및 도 2b은 본 발명의 일실시예에 의한 소형 반사부를 이용한 카메라 모듈(200)을 나타낸 도면으로서, 도 2a는 측면도, 도 2b는 정면도를 각각 나타낸 것이다.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 실시예에 의한 소형 반사부를 이용한 카메라 모듈(200, 이하 간단히 "카메라 모듈(200)"이라 한다)은, 렌즈부(10), 이미지 센서(20) 및 반사부(30)를 포함한다.

여기에서, 렌즈부(10)는 적어도 하나 이상의 렌즈(미도시)가 배치되며, 실제 세계의 사물로부터 방사되어 반사부(30)를 통해 입사하는 화상광을 이미지 센서(20)로 전달하는 기능을 수행한다.

이미지 센서(20)는 상기 렌즈부(10)를 통해 입사하는 화상광을 전기적 신호로 변환하여 출력하는 기능을 수행한다.

이러한 렌즈부(10)와 이미지 센서(20) 자체는 본 발명의 직접적인 목적이 아니고 종래 기술에 의해 잘 알려져 있는 것이므로 여기에서는 상세 설명은 생략한다.

반사부(30)는 개구부(미도시)를 통해 입사하는 외부(실제 세계)로부터의 화상광을 반사시켜 렌즈부(10)로 전달하는 기능을 수행하는 수단이다. 반사부(30)의 반사면(31)은 입사하는 화상광을 렌즈부(10)로 반사시키기 위하여 입사광의 광축에 대해 경사지도록 배치되며, 이러한 배치에 의해 반사부(30)는 입사광에 대한 조리개로서 작용하게 된다.

즉, 반사부(30)는 입사하는 화상광(입사광)의 광축과 렌즈부(10)로 출사하는 화상광(출사광)의 광축이 평행하지 않도록 반사부(30)의 반사면(31)이 입사광의 광축과 평행하지 않도록 배치된다.

카메라 모듈(200)이 탑재되는 스마트폰과 같은 휴대용 기기의 폭(w)을 가능한 최소로 줄이기 위해서는 반사부(30)의 반사면(31)은 입사광의 광축과 45°의 각도를 가지도록 배치되는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 입사광의 광축과 렌즈부(10)로 출사하는 출사광의 광축은 수직이 된다. 따라서, 반사부(30)로 입사하는 화상광과 반사부(30)에서 출사하는 화상광 또한 수직이 된다.

한편, 본 발명에 있어서의 반사부(30)는, 사람의 동공 크기보다 작은 크기로 형성되는 것이 바람직하다. 사람의 동공 크기는 대체로 8mm 이하인 것으로 알려져 있는데, 반사부(30)를 동공 크기보다 작게 형성하면 반사부(30)를 통해 동공으로 입사하는 빛에 대한 심도(Depth of Field)를 거의 무한대에 가깝게 즉, 심도를 매우 깊게 할 수 있다. 여기서, 심도라 함은, 초점이 맞는 것으로 인식되는 범위를 말하는데, 심도가 깊어지게 되면 초점 거리도 깊어진다는 것을 의미한다. 이는 일종의 핀홀 효과(pin hole effect)라고 볼 수 있다.

이러한 원리에 기초하여, 본 발명에 있어서의 반사부(30)는 심도를 깊게 하여 핀홀 효과를 얻을 수 있도록 사람의 동공 크기보다 작은 크기 즉, 8mm 이하로, 보다 바람직하게는 4mm 이하로 형성되는 것이 바람직하다.

즉, 반사부(30)를 사람의 일반적인 동공 크기보다 작은 크기로 형성함으로써, 반사부(30)를 통해 입사하는 화상광에 대한 심도(Depth of Field)를 거의 무한대에 가깝게 즉, 심도를 매우 깊게 할 수 있고, 따라서 렌즈부(10) 및 이미지 센서(20)를 통해 심도가 깊은 영상을 얻을 수가 있다.

이러한 구성에 의하여, 반사부(30)는 입사광에 대한 조리개로 작용하게 되고, 따라서 별도의 조리개와 같은 구성이 필요없게 되고 결과적으로 카메라 모듈(200)을 소형화하고 구조를 단순화할 수 있게 된다.

또한, 반사부(30)는 모서리(edge)가 없는 형상인 것이 바람직하며 원형으로 형성되는 것이 보다 바람직하다.

도 3a는 본 발명의 다른 실시예에 의한 카메라 모듈(200A)의 측면도를 나타낸 것이다.

도 3a의 실시예의 카메라 모듈(200A)은, 도 2a 및 도 2b의 실시예와 기본적으로 동일하지만, 카메라 모듈(200)에서 렌즈부(10)가 생략되어 있다는 점에서 차이가 있다. 따라서, 카메라 모듈(200A)은 이미지 센서(20) 및 반사부(30a)로 구성되며, 반사부(30a)는 외부(실제 세계)로부터 입사하는 화상광을 반사시켜 이미지 센서(20)로 전달한다.

또한, 반사부(30a)의 반사면(31a)은, 입사하는 화상광을 이미지 센서(20)로 반사시키기 위하여 입사광의 광축에 대해 경사지도록 배치되어 입사광에 대한 조리개로 작용하도록 하는 동시에 반사부(30a)의 반사면(31a)을 반사부(30a)로 입사하는 화상광의 입사 방향에 대해 오목 면으로 형성함으로써 생략된 렌즈부(10)의 기능을 대신하도록 할 수 있다. 도 3a의 실시예에서는 반사부(30a)의 반사면(31a)을 반사부(30a)로 입사하는 화상광의 입사 방향에 대해 오목 면으로 형성하였다. 따라서, 도 3a에서의 반사면(31a)은 오목 거울로 작용하고, 반사부(30a)는 조리개로서의 기능과 오목 거울 그리고 생략된 렌즈부(10)로서의 기능을 함께 수행하게 된다.

도 3b는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 카메라 모듈(200B)의 측면도를 나타낸 것이다.

도 3b의 실시예는 도 2a 및 도 2b의 실시예에서의 카메라 모듈(200)과 동일하지만 반사부(30b)의 반사면(31b)이 반사부(30b)로 입사하는 화상광의 입사 방향에 대해 볼록 면으로 형성된다는 점에서 차이가 있다. 따라서, 반사부(30b)는 전술한 바와 같이 조리개로서의 기능을 수행하는 동시에 볼록 거울로서 작용하게 된다.

이 경우에는 반사면(31b)에서 반사된 화상광은 볼록 거울로 작용하는 반사면(31b)에 의해 확산되는 성질을 가지므로 렌즈부(10)는 오목 렌즈로 형성하는 것이 바람직하다.

도 3c는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 카메라 모듈(200C)의 측면도를 나타낸 것이다.

도 3c의 실시예는 도 2a 및 도 2b의 실시예에서의 카메라 모듈(200)과 동일하지만, 반사부(30c) 및 렌즈부(10)가 곡률을 가지며, 반사부(30c)가 굴절률을 갖는 광학 수단(60)에 매립되도록 형성함으로써 광학 성능을 최적화한다는 점에서 차이가 있다.

즉, 반사부(30c)의 반사면(31c)은 전술한 바와 같이 반사부(30c)로 입사하는 화상광의 입사 방향에 대해 오목 거울 또는 볼록 거울과 같은 곡률을 갖는 곡면으로 형성되고, 렌즈부(10) 또한 렌즈부(10)로 입사하는 화상광의 입사 방향에 대해 곡률을 갖는 곡면으로 형성된다. 예컨대, 반사부(30c)가 오목 거울인지 또는 볼록 거울인지에 따라 렌즈부(10)는 볼록 렌즈 또는 오목 렌즈를 포함하도록 형성될 수 있다. 또한, 이와 함께 원하는 광학 성능을 최적화하기 위한 굴절률을 갖는 광학 수단(60)을 배치하고 광학 수단(60)에 반사부(30c)를 매립한 것을 특징으로 한다.

이러한 구성에 의하면, 광학 수단(60)의 굴절률과, 반사부(30c)의 곡률 및 렌즈부(10)의 곡률의 조합에 의해 광학 성능을 최적화할 수 있는 장점을 갖는다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 카메라 모듈(300)을 설명하기 위한 측면도이다.

도 4의 실시예의 카메라 모듈(300)은, 도 2a 내지 도 2b에서 설명한 실시예와 기본적으로 동일하지만, 반사부(30)가 제1 반사부(30A) 및 제2 반사부(30B)로 구성되고, 각각의 반사부(30A,30B)에는 렌즈부(10A,10B) 및 이미지 센서(20A,20B)가 독립적으로 결합된다는 점에서 차이가 있다.

도 4를 참조하면, 제1 반사부(30A)는 도 2a 및 도 2b의 실시예에서 설명한 반사부(30)와 동일하지만 중앙부에 홀(32)이 형성되어 있다는 점에서 차이가 있다.

또한, 제2 반사부(30B)는 도 2A 및 도 2B의 실시예에서 설명한 반사부(30)와 기본적으로 동일하지만, 제1 반사부(30A)보다 크기가 작고 상기 제1 반사부(30A)의 홀(32) 내부에서 제2 반사부(30B)의 경사각이 제1 반사부(30A)의 경사각과 평행하지 않도록 배치된다는 점에서 차이가 있다.

제1 반사부(30A) 및 제2 반사부(30B)는, 도 2a 및 도 2b에서 설명한 바와 마찬가지로, 입사하는 화상광을 제1 렌즈부(10A) 및 제2 렌즈부(10B)로 각각 반사시키기 위하여 제1 반사부(30A) 및 제2 반사부(30B)의 반사면은 입사광의 광축에 대해 각각 경사지도록 배치된다.

제1 반사부(30A)에서 반사되어 출사하는 화상광은, 도 2A 및 도 2B에서 설명한 바와 같이 제1 렌즈부(10A)로 전달되고, 제1 렌즈부(10A)를 통해 제1 이미지 센서(20A)로 전달된다.

또한, 제2 반사부(30B)에서 반사되어 출사하는 화상광은, 제2 렌즈부(10B)로 전달되고, 제2 렌즈부(10B)를 통해 제2 이미지 센서(20B)로 전달된다.

제1 이미지 센서(20A) 및 제2 이미지 센서(20B)에서 출력된 각각의 전기적 신호는 영상 합성부(미도시)에서 합성되어 최종 영상을 생성하게 된다.

도 5는 제1 반사부(30A) 및 제2 반사부(30B)의 정면도를 나타낸 것이다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 제1 반사부(30A)의 중앙부에 형성된 홀(32) 내부에 제1 반사부(30A) 보다 작은 크기의 제2 반사부(30B)가 배치된다. 도 5는 정면도이므로 홀(32)은 제2 반사부(30B)에 의해 가려서 보이지 않는다.

예컨대, 제1 반사부(30A)의 크기를 앞서 설명한 바와 같이 4mm 이하로 한 경우 제2 반사부(30B)의 크기는 2mm 이하와 같이 할 수 있다.

도 4 및 도 5의 실시예의 반사부(30) 또한 앞서 도 2A 및 도 2B의 실시예에서 설명한 바와 같이, 제1 반사부(30A) 및 제2 반사부(30B)의 반사면들은 각각 입사광의 광축과 45°의 각도를 가지도록 배치되고, 제1 반사부(30A)와 제2 반사부(30B)의 반사면은 서로 수직하게 배치되는 것이 바람직하다.

이러한 경우, 제1 렌즈부(10A)와 제2 렌즈부(10B)로 출사되는 출사광의 광축은 서로 평행하게 된다.

이러한 실시예에 의하면, 제2 반사부(30B)는, 제1 반사부(30A)보다 크기가 작기 때문에 제1 반사부(30A)에 의해 생성되는 영상보다 깊은 심도의 영상을 생성할 수 있다.

또한, 동일한 개구부(미도시)를 통해 입사하는 화상광을 이용하여 영상을 생성하기 때문에 이미지 센서(20A,20B)를 통해 생성되는 영상을 합성하기가 쉽다는 장점이 있다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 카메라 모듈(400)을 설명하기 위한 측면도이다.

도 6의 실시예의 카메라 모듈(400)은, 도 4의 실시예와 동일하지만, 제1 반사부(30A)가 반투명 재질로 형성되고 홀(32)이 형성되어 있지 않다는 점에서 차이가 있다.

여기에서, 반투명 재질이라 함은, 입사하는 화상광을 부분적으로 투과시킨다는 것을 의미한다. 빛을 부분적으로 투과시키는 구성 자체는 본 발명의 직접적인 목적이 아니고 종래 기술에 의해 잘 알려져 있는 것이므로 여기에서는 상세 설명은 생략한다.

또한, 제2 반사부(30B)는 도 4의 실시예와 동일하지만, 홀(32) 내부에 형성되는 것이 아니라 입사하는 화상광을 기준으로 제1 반사부(30A)의 뒤쪽에 배치된다는 점에서 차이가 있다. 제1 반사부(30A)가 반투명 재질로 형성되어 있기 때문에 제2 반사부(30B)는 제1 반사부(30A)에서 투과되는 화상광을 제2 렌즈부(10B)로 전달하게 된다.

도 6의 실시예 또한, 제2 반사부(30B)의 크기를 제1 반사부(30A)보다 크기가 작게 형성하기 때문에 제1 반사부(30A)에 의해 생성되는 영상보다 깊은 심도의 영상을 생성할 수 있다.

또한, 도 6의 실시예도 도 4 및 도 5의 실시예와 마찬가지로, 동일한 개구부(미도시)를 통해 입사하는 화상광을 이용하여 영상을 생성하기 때문에 이미지 센서(20A,20B)를 통해 생성되는 영상을 합성하기가 쉽다는 장점이 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 의한 카메라 모듈(200,200A,200B,200C,300,400)을 복수개로 형성하여 복합 카메라 모듈(500)을 구현한 경우를 설명하기 위한 도면이다.

도 7의 복합 카메라 모듈(500)은 전술한 실시예에 의한 카메라 모듈(200,200A,200B,200C,300,400)을 복수개 배치했다는 점을 특징으로 한다.

즉, 도 7의 실시예에서는, 렌즈부(10), 이미지 센서(20) 및 반사부(30)이 서로 결합하여 하나의 단위 카메라 모듈(200,200A,200B,200C,300,400)을 형성하고, 각 단위 카메라 모듈(200,200A,200B,200C,300,400)의 반사부(30)는 결합하는 렌즈부(10)로 화상광을 각각 반사시켜 전달하는 것을 특징으로 한다.

도 7에서는, 단위 카메라 모듈(200,200A,200B,200C,300,400)이 4개 배치되어 있으며, 각 단위 카메라 모듈(200,200A,200B,200C,300,400)은 중심점을 기준으로 서로 90°의 각도를 가지도록 배치되어 있다.

여기에서, 각 단위 카메라 모듈(200,200A,200B,200C,300,400)들은 입사하는 화상광의 광축에 수직인 평면에 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 각 단위 카메라 모듈(200,200A,200B,200C,300,400)들은 상기 수직인 평면에 배치되는 상기 각 단위 카메라 모듈(200,200A,200B,200C,300,400)의 반사부(30)들을 연결하는 연결선의 교차점인 중심점을 기준으로 서로 동일한 각도의 간격을 두고 배치되는 것이 바람직하다.

각 단위 카메라 모듈(200,200A,200B,200C,300,400)의 반사부(30)들은 입사하는 화상광을 전술한 바와 같이 렌즈부(10) 및 이미지 센서(20)로 반사시켜 전달하고, 이미지 센서(20)는 입사한 화상광을 전기적 신호로 변환하여 각각 출력하고, 이미지 센서(20)에서 출력된 각각의 전기적 신호는 영상 합성부(미도시)에서 합성되어 최종 영상을 생성하게 된다.

도 7에서는 카메라 모듈(200)이 4개 배치된 것으로 나타내었으나 이는 예시적인 것이며 필요에 따라 2개, 3개, 5개 등과 같이 배치할 수도 있음은 물론이다.

도 8 및 도 9는 본 발명에 의한 카메라 모듈(200)을 포함하는 증강 현실용 광학 장치(600)를 설명하기 위한 도면으로서, 도 8은 측면도이고 도 9는 정면도이다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 증강 현실용 광학 장치(600)는, 전술한 실시예에서 설명한 바와 같은 카메라 모듈(200)을 포함하되, 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 출사하는 화상 출사부(40)를 더 포함하고, 반사부(30)가 상기 화상 출사부(40)로부터 출사되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 사용자의 눈의 동공(50)을 향해 반사시켜 전달함으로써 사용자에게 증강 현실용 화상을 제공하는 것을 특징으로 한다.

화상 출사부(40)는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 출사하는 수단으로서, 예컨대 소형의 LCD와 같은 디스플레이 장치이거나, 디스플레이 장치로부터 출사되는 화상광을 반사 또는 굴절시켜서 출사하는 반사 수단 또는 굴절 수단일 수 있다.

즉, 화상 출사부(40)는 증강 현실용 화상을 표시하는 디스플레이 장치 자체이거나 디스플레이 장치로부터 출사된 화상광을 출사하는 반사 또는 굴절 수단 등과 같은 기타 다양한 수단을 의미한다.

이러한 화상 출사부(40) 자체는 본 발명의 직접적인 목적이 아니며 종래 기술에 의해 알려져 있는 것이므로 여기에서는 상세 설명은 생략한다.

한편, 증강 현실용 화상이라 함은, 디스플레이 장치가 화상 출사부(40)인 경우 디스플레이 장치에 표시되어 반사부(30)를 통해 사용자의 동공(50)으로 전달되는 가상 화상이거나 디스플레이 장치가 화상 출사부(40)가 아닌 경우 디스플레이 장치에 표시되어 화상 출사부(40) 및 반사부(30)를 통해 사용자의 동공(50)으로 전달되는 가상 화상을 의미한다.

이러한 증강 현실용 화상은 이미지 형태의 정지 영상이거나 동영상과 같은 것일 수 있다.

증강 현실용 화상은 화상 출사부(40)에서 출사되어 반사부(30)를 통해 사용자의 동공(50)으로 전달됨으로써 사용자에게 가상 화상을 제공하게 되고, 이와 동시에 전술한 바와 같은 카메라 모듈(200)에 의해 실제 세계에 존재하는 실제 사물로부터 출사되는 화상광은 반사부(30) 및 렌즈부(10)를 거쳐 이미지 센서(20)로 전달되므로, 사용자는 증강 현실용 화상을 제공받는 동시에 실제 세계로부터의 화상광에 대한 영상을 얻을 수 있다.

한편, 화상 출사부(40)는 반사부(30)를 중심으로 렌즈부(10)와 반대 방향에 배치되는 것이 바람직하다.

반사부(30)는, 전술한 바와 같이, 카메라 모듈(200)에 포함되어, 4mm 이하의 크기로 형성되어 입사하는 화상광을 반사시켜 렌즈부로 전달하며, 이를 위해 반사부(30)는, 반사면(31)이 입사광의 광축에 대해 경사지도록 배치된다. 따라서, 실제 세계로부터 입사하는 화상광은 반사부(30)의 반사면(31)에 의해 렌즈부(10)를 통해 이미지 센서(30)로 전달되고, 이와 동시에 동공(50)보다 크기가 작은 반사부(30) 주위를 통해 동공(50)으로도 전달된다.

전술한 바와 같이, 반사부(30)의 반사면(31)은 입사광의 광축과 45°의 각도를 가지도록 배치되는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 화상 출사부(40)는 반사부(30)를 중심으로 렌즈부(10)와 반대 방향에 배치되기 때문에 반사부(30)의 반사면(31)의 반대면(32) 또한 화상 출사부(40)로부터 입사하는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광의 광축과 45°의 각도를 가지도록 배치되는 것이 바람직하다.

한편, 반사부(30)의 상기 반사면(31)의 반대면(32)은 반사부(30)를 중심으로 렌즈부(10)와 반대 방향에 배치된 화상 출사부(40)로부터 출사되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광을 반사시켜서 사용자의 눈의 동공(50)으로 전달함으로써, 사용자에게 증강 현실용 화상을 제공한다.

한편, 화상 출사부(40)로부터 출사되는 증강 현실용 화상은 이미지 센서(20)로 들어오는 실제 세계의 화상과 전기적으로 합성도 가능하다.

한편, 반사부(30)는, 앞서 설명한 바와 같이, 심도를 깊게 하여 핀홀 효과를 얻을 수 있도록 사람의 동공 크기보다 작은 크기 즉, 8mm 이하로, 보다 바람직하게는 4mm 이하로 형성되기 때문에, 반사부(30)를 통해 동공(50)으로 입사하는 빛에 대한 심도(Depth of Field)를 거의 무한대에 가깝게 즉, 심도를 매우 깊게 할 수 있고, 따라서 사용자가 실제 세계를 응시하면서 실제 세계에 대한 초점 거리를 변경하더라도 이와 관계없이 증강 현실용 화상의 초점은 항상 맞는 것으로 인식하게 하는 핀홀 효과(pin hole effect)를 발생시킬 수 있다.

한편, 화상 출사부(40)로부터 출사되는 증강 현실용 화상에 상응하는 화상광은 직접 반사부(30)로 전달될 수 있으나, 화상 출사부(40)와 반사부(30) 사이에서 적어도 1회 반사된 후 전달되도록 할 수도 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 설명하였으나 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아님은 물론이며, 본 발명의 범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능하다는 점을 유의해야 한다.

100...종래의 카메라 모듈
200,200A,200B,200C,300,400...소형 반사부를 이용한 카메라 모듈
500...복합 카메라 모듈
600...증강 현실용 광학 장치
10...렌즈부
20...이미지 센서
30...반사부
31...반사면
32...반사면(31)의 반대면
40...화상 출사부
50...동공

Claims

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적어도 하나 이상의 렌즈가 배치되는 렌즈부와 상기 렌즈부를 통해 입사하는 화상광을 전기적 신호로 변환하여 출력하는 이미지 센서를 포함하는 카메라 모듈에 있어서,
입사하는 화상광을 반사시켜 상기 렌즈부로 전달하는 반사부
를 포함하되,
상기 반사부는, 크기 4mm 이하로 형성되고,
상기 반사부의 반사면은, 입사하는 화상광을 렌즈부로 반사시키기 위하여 입사광의 광축에 대해 경사지도록 배치되어 입사광에 대한 조리개로 작용하고,
상기 반사부의 반사면은 반사부로 입사하는 화상광의 입사 방향에 대해 곡률을 갖는 곡면으로 형성되고, 상기 렌즈부는 렌즈부로 입사하는 화상광의 입사 방향에 대해 곡률을 갖는 곡면으로 형성되며,
상기 반사부는 굴절률을 갖는 광학 수단에 매립된 것을 특징으로 하는 소형 반사부를 이용한 카메라 모듈.
적어도 하나 이상의 렌즈가 배치되는 제1 렌즈부 및 제2 렌즈부와 상기 렌즈부들을 통해 입사하는 화상광을 전기적 신호로 변환하여 출력하는 제1 이미지 센서 및 제2 이미지 센서를 포함하는 카메라 모듈에 있어서,
반투명 재질로 형성되며, 입사하는 화상광을 반사시켜 상기 제1 렌즈부로 전달하는 제1 반사부; 및
입사하는 화상광을 기준으로 제1 반사부의 뒤쪽에 배치되며, 입사하는 화상광을 반사시켜 상기 제2 렌즈부로 전달하는 제2 반사부
를 포함하되,
상기 제1 반사부 및 제2 반사부는 각각 크기 4mm 이하로 형성되고,
상기 제1 반사부 및 제2 반사부는, 입사하는 화상광을 제1 렌즈부 및 제2 렌즈부로 각각 반사시키기 위하여 제1 반사부 및 제2 반사부의 반사면이 입사광의 광축에 대해 각각 경사지도록 배치되고,
상기 제2 반사부의 경사각은 상기 제1 반사부의 경사각과 평행하지 않은 것을 특징으로 하는 소형 반사부를 이용한 카메라 모듈.
청구항 6에 있어서,
상기 제2 반사부는 상기 제1 반사부 보다 크기가 작은 것을 특징으로 하는 소형 반사부를 이용한 카메라 모듈.
청구항 7에 있어서,
상기 제1 렌즈부와 제2 렌즈부로 출사되는 출사광의 광축은 서로 평행한 것을 특징으로 하는 소형 반사부를 이용한 카메라 모듈.
청구항 5 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 의한 카메라 모듈이 복수개 배치되고,
상기 각각의 카메라 모듈들은 입사하는 화상광의 광축에 수직인 평면에 배치되는 것을 특징으로 하는 복합 카메라 모듈.
청구항 9에 있어서,
상기 각각의 카메라 모듈들은 상기 수직인 평면에 배치되는 것을 특징으로 하는 복합 카메라 모듈.
청구항 10에 있어서,
상기 각각의 카메라 모듈들은, 상기 수직인 평면에 배치되는 상기 각 단위 카메라 모듈의 반사부들을 연결하는 연결선의 교차점인 중심점을 기준으로 서로 동일한 각도의 간격을 두고 배치되는 것을 특징으로 하는 복합 카메라 모듈.