KR20050051861A - 멀티 카메라 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고정 촛점 촬영을 위한 광학계를 갖는 광학 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 홍채 영상을 촬영하기에 적합한 촛점 렌즈, 접사 촬영에 적합한 촛점렌즈, 근거리 촬영에 적합한 촛점렌즈 등 여러 촛점 렌즈를 선택적으로 촬영 가능하도록 이루어지며 최 소형으로 모듈화가 가능한 구조를 갖는 멀티 카메라 구조에 관한 것이다.

본 발명은 휴대용 단말기 등의 소형화 기기에 적용 가능하도록 일반 촬영 및 홍채 촬영, 접사 촬영이 각각 독립된 다수의 고정 촛점 렌즈를 통하여 해당 용도에 맞취 선택적으로 촬영을 이룰 수 있도록 이루어진 멀티 카메라 구조를 제공하고, 다수의 고정 촛점 렌즈를 통한 촬영 광축을 하나의 CCD에 입사되도록 최 소형화하여 휴대용 단말기와 같은 소형 기기에 내장이 가능하고 제조 원가를 절감하며, 선명한 영상을 얻을 수 있도록 이루어진 멀티 카메라 구조를 제공하고자, 차광된 경통(1)을 형성하고, 경통의 일측에 CCD 소자(2)를 형성하고, 대향 타측에는 제 1 고정촛점 렌즈(3)를 결합하며, 경통의 길이 방향에 직교하는 위치에 제 2 고정 촛점 렌즈(4), 이 렌즈에 이격하여 제 3 고정 촛점 렌즈(5), 이 렌즈에 이격하여 제 4 촛점 렌즈(6) 및 상기 제 2~4 고정 촛점 렌즈(4 ~ 6)의 입사광을 굴절하여 상기 CCD 소자(2)에 입사시키는 가변 미러(4a ~ 6a)를 경통(1)의 길이 방향으로 나열 이격하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

멀티 카메라 구조{Multi Camera system}

본 발명은 고정 촛점 촬영을 위한 광학계를 갖는 광학 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 홍채 영상을 촬영하기에 적합한 촛점 렌즈, 접사 촬영에 적합한 촛점렌즈, 근거리 촬영에 적합한 촛점렌즈 등 여러 촛점 렌즈를 선택적으로 촬영 가능하도록 이루어지며 최 소형으로 모듈화가 가능한 구조를 갖는 멀티 카메라 구조에 관한 것이다.

상기 본 발명은 주로 휴대용 단말기에 적용하기 위하여 제안하였으며, 자동 촛점 카메라를 이용하는 경우 제조 원가 상승과 고장율의 증가에 따른 폐단을 방지하고자 주로 이용된다.

전자 부품의 발전에 따라서 휴대용 기기들은 매우 다양한 기능을 실현하고 있으며, 본 발명의 주 적용 대상인 휴대용 단말기(핸드폰, PDA 등)의 경우에도 기본적인 휴대 통신 기기 이외에 매우 다양한 기능을 구현하고 있다.

공지된 휴대용 단말기의 고유 기능 이외에 추가된 기능을 살펴보면, 모바일 인터넷 접속이 가능하여 정보 검색이 가능하며, 간단한 정보의 기억과 검색이 가능하여 여러 유형의 개인 정보가 저장되어 사용되고 있고, 근자에는 전자 상거래의 결재 수단으로 사용되고 있기도 하며, 일반 사진을 촬영하는 카메라까지 내장하여 알려져 있다.

그러나, 상기와 같이 전자 상거래 및 개인 정보와 같이 중요한 보안 사항은 단순히 비밀번호 몇개로서 유지되고 있는 실정이어서 그 보안성이 매우 취약한 것이다.

이러한 종래 휴대용 단말기의 카메라를 이용하여 신체의 홍채 정보를 영상으로 픽업하고 개인 정보 및 전자 상거래 등 필요한 경우에 보안을 설정하거나 해제할 수 있도록 이루는 경우에는 그 보안의 취약성을 완벽에 가깝게 해결하는 것을 기대할 수 있으나, 종래 휴대용 단말기 카메라는 홍채 영상을 픽업하는데 이용할 수 없는 단점이 있다.

또한, 휴대용 단말기에 홍채 정보 영상을 픽업할 수 있는 홍채용 카메라를 별도로 구비하는 경우에는 휴대용 단말기의 크기에 비해 소형화가 어려운 단점을 갖기도 한다.

따라서, 홍채 촬영(일정 촛점 거리가 필요함)과 사물의 접사 촬영 또는 일반 영상 촬영을 모두 가능하게 하며 소형화와 제조 원가 상의 경제성을 모두 충족하기 위해서는 하나의 CCD 소자에 여러 촛점 거리를 갖는 카메라 렌즈를 형성하여 다 촬영 광학 입사 경로를 마련하여 선택적으로 하나의 광학적 경로를 사용하는 것이 요구된다.

한편, 하나의 CCD 소자를 이용하여 두 개의 광학적 입사 경로를 갖는 종래 선 출원 발명이 국내 특허 등록 제 302079호의 "지문 감식과 방문자 관측을 겸한 광학계"로서 공지되어 있다.

이는 방문자 측으로 마련되는 좁은 폭의 손가락 삽입홀과, 방문자 촬영을 위한 영상용 렌즈를 마련하되, 손가락의 지문을 촬영하는 하나의 광 경로와 방문자를 촬영하는 또 하나의 경로의 영상을 하나의 CCD 소자에 입력하는 빔 스플리터를 마련하고, 지문 촬영 시에 어두운 손가락 삽입홀을 조명하며, 지문 영상을 통과시키는 또 다른 빔 스플리터를 형성하여 총 2개소에 빔 스플리터를 구성한 것이다.

상기 종래의 등록 특허에 의하면 지문과 방문자 촬영이 선택적으로 이루어지지 아니하고 단순히 두개의 광학적 경로를 통하여 모두 영상이 입사되는 상태에서 손가락 지문 촬영시에는 접근된 손에 의하여 방문자 관측용 영상 렌즈가 정확한 영상을 얻지 못하는 상태에서 지문 영상과 함께 근접 촬영되는 손의 형상이 CCD 소자에 입사되어 지문 영상을 정확하게 선별하는데 어려움이 있으며, 반대로 손가락 삽입홀에서 손가락을 뺀 상태에서도 손가락 삽입홀의 영상이 촬영하고자 하는 방문자 관측 영상과 함께 섞여 입사되므로 영상이 선명하지 못한 단점이 있고, 두 개의 빔 스플리터를 구성하고 있어 본 발명과 같은 휴대용 단말기에 적용하기 위한 소형화가 곤란하며, 홍채 영상을 얻는 경우에 있어서는 다른 영상과 혼합되어 사용이 불가능하다는 문제가 있다.

한편, 사물을 근접 촬영하거나 홍채 영상을 얻기 위한 렌즈 촛점은 일반 촬영 렌즈 촛점과는 그 렌즈 촛점 거리가 상이하므로 자동 줌 인, 아웃이 이루어지는 자동 촛점 카메라를 통하여 여러 촛점 거리에 맞추어 촬영할 수 도 있겠으나, 자동 촛점 카메라는 촬영 피사체의 촛점 거리에 따라 렌즈가 움직이는 구조로서 장치가 최 소형화하기에 부적합하고 또한 홍채 및 접사 촬영 등의 용도로서 렌즈를 구동시키기에는 한계가 있다.

이런한 문제점을 해소하고자 본 출원인은 대한민국 특허 출원 제 2003-44386호로 하나의 CCD소자를 이용하여 홍채와 일반 촬영이 가능한 광학구조를 갖는 휴대용 단말기를 출원한 바 있다(도 1 참조).

이는 빔 스플리터를 이용하여 두 개의 광학적 경로를 하나의 CCD 소자에 입사되도록 이루어지는 공지된 광학계를 이용하여 "T"자 형태의 경통(10)을 형성하고, 상기 경통의 일측에 일반 촬영용 렌즈(20)를 형성하며, 다른 일측에는 홍채 촬영용 렌즈(30)를 형성하며 상기 두 개소의 광학적 초점 위치에 CCD 소자(40)를 구성한다.

상기 일반 촬영용 렌즈(20)와 홍채 촬영용 렌즈(30)의 광학적 중심점이 교차하는 위치에는 빔 스플리터(50)를 형성하여 각 입사광이 상기 CCD 소자(40)에 촬상되도록 이루되, 일반 촬영용 렌즈(20)의 광학적 입사 경로에는 적외선 차단 필터(22), 홍채 촬영용 렌즈(30)의 광학적 입사 경로에는 가시광선 차단필터(32)를 형성하고, 상기 경통(10) 조립체는 휴대용 단말기의 일부로 이루어지는 하우징(60)에 내장하며, 하우징에 내장된 경통의 각 렌즈(20,30) 전면에는 입사광을 개폐하는 광 개폐기(62)를 형성하여 이루어진 것이다.

이러한 본 출원인의 선 발명에 의하면 적어도 홍채와 같이 근접 촬영을 요하는 경우와 일반 촬영 즉, 듀얼 모드의 촬영이 가능하도록 빕 스플리터를 마련하고, 또한 촬영하지 아니하는 렌즈 측 입사광을 차단하기 위하여 광 개폐기를 구성하고 어느 일측의 렌즈를 폐쇄하도록 이루어진 것이었다.

따라서 홍채의 근접 촬영과 원거리의 일반 촬영이 모두 가능한 소형화된 광학구조를 달성한 잇점이 있다.

그러나 두개의 광축 만을 입사시키므로 좀 더 여러 유형의 촛점 거리를 선명하게 얻을 수 없다는 제한이 있었다.

따라서, 본 출원은 상기 본 출원인의 선원 특허를 좀 더 보완하여 다양한 촛점 거리를 갖는 렌즈를 복수 이상이 되도록 다수로 이루고, 각각의 렌즈 중 촬영이 선택된 렌즈를 제외하고 나머지 렌즈 측 입사광은 굴절 미러를 가변시켜 입사광을 차단하므로 별도로 렌즈 표면에 형성하던 광 개폐기를 배제하므로 그 구조를 간략화하고자 한다.

본 발명은 전술한 휴대용 단말기의 여러 제한점과 종래 기술의 단점을 해소하고자 안출된 것으로서 다음과 같은 목적을 갖는다.

본 발명은 휴대용 단말기 등의 소형화 기기에 적용 가능하도록 일반 촬영 및 홍채 촬영, 접사 촬영이 각각 독립된 다수의 고정 촛점 렌즈를 통하여 해당 용도에 맞취 선택적으로 촬영을 이룰 수 있도록 이루어진 멀티 카메라 구조를 제공하는 것이다.

본 발명은 다수의 고정 촛점 렌즈를 통한 촬영 광축을 하나의 CCD에 입사되도록 최 소형화하여 휴대용 단말기와 같은 소형 기기에 내장이 가능하고 제조 원가를 절감하며, 선명한 영상을 얻을 수 있도록 이루어진 멀티 카메라 구조를 제공하는 것이다.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위하여 이루어지는 본 발명은 차광된 경통을 형성하고, 경통의 일측에 CCD 소자를 형성하고, 대향 타측에는 제 1 고정촛점 렌즈를 결합하며, 경통의 길이 방향에 직교하는 위치에 제 2 고정 촛점 렌즈, 이 렌즈에 이격하여 제 3 고정 촛점 렌즈, 이 렌즈에 이격하여 제 4 촛점 렌즈 및 상기 제 2~4 고정 촛점 렌즈의 입사광을 굴절하여 상기 CCD 소자에 입사시키는 가변 미러를 경통의 길이 방향으로 나열 이격하여 이루어지는 것에 의한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 기술 구성에 대하여 상세하게 살펴보기로 한다.

본 발명은 도 2에 도시한 바와 같이 차광된 경통(1)을 형성하고, 경통(1)의 일측에 CCD 소자(2)를 형성하고, 대향 타측에는 제 1 고정촛점 렌즈(3)를 결합하며, 경통의 길이 방향에 직교하는 위치에 제 2 고정 촛점 렌즈(4), 이 렌즈에 이격하여 제 3 고정 촛점 렌즈(5), 이 렌즈에 이격하여 제 4 촛점 렌즈(6)을 각각 형성하고, 상기 제 2 ~ 4 고정 촛점 렌즈(4 ~ 6)의 입사광을 굴절하여 상기 CCD 소자(2)에 입사시키는 가변 미러(4a ~ 6a)를 상기 제 2 ~ 4 고정 촛점 렌즈의 직 하부 경통 내에 형성하되 상기 각 가변 미러(4a ~ 6a)는 제 1 고정 촛점 렌즈(3)와 CCD소자(2) 사이의 광학 경로에 대각으로 나열 이격하고, 가변 미러는 상부 지지점 "a"을 기준으로 상향 가변하도록 이루어진다.

상기 제 1 ~ 4 고정 촛점 렌즈는 각각 상이한 촛점 거리를 갖는 렌즈로 이루어진다.

상기 가변 미러(4a ~ 6a)는 촬영 선택된 고정 촛점 렌즈의 광학축이 CCD소자(2)를 향하도록 상향 가변하며 상향된 위치에서 비 사용중인 고정 촛점 렌즈를 통한 외부 광의 입사를 차단하도록 이루어진다.

상기 가변 미러의 승강은 통상의 셔터 개폐용 솔레노이드 등의 구동장치를 이용하여 이루어질 수 있으며 상세한 구조는 설명을 생략하더라도 쉽게 적용될 수 있을 것이다.

상술한 바와 같은 구조를 이루는 본 발명의 제 작용에 대하여 이하 좀더 상세하게 살펴보기로 한다.

본 발명은 휴대용 단말기 등의 소형 기기에 적용을 주 대상으로 하고 있다.

본 멀티 카메라 구조를 적용한 기기를 이용하여 촬영을 하고자 하면 피사체의 대상에 따라 사용이 적합한 촛점 거리를 갖는 렌즈를 선택하면 가변 미러(4a ~ 6a)는 촬영 선택된 고정 촛점 렌즈의 광학축이 CCD소자(2)를 향하도록 상향 가변하게 된다.

즉 도 2를 참조하여 살펴보면 이는 제 2 고정 촛점 렌즈(4)를 촬영 선택한 경우로서 렌즈(4)를 통한 외부 광은 가변 미러(4a)에서 굴절되어 CCD 소자(2)에 입사되고 촬영을 이룰 수 있는 광학 경로가 형성되는 것이다. 이때 제 2 고정 촛점 렌즈의 배후에 위치하는 다른 렌즈(3, 5, 6)를 통한 입사광들은 각각 인접한 전단의 가변 미러(4a ~ 6a)에 의해 차단된 상태를 유지한다. 따라서 제 2 고정 촛점 렌즈(4)를 통한 촬영만이 가능하다.

제 3 고정 촛점 렌즈(5)를 선택하여 촬영하고자 하는 경우에는 선택에 의하여 제 2 고정 촛점 렌즈(4) 하부의 가변 미러(4a)가 지지점 "a"을 기준으로 상향 이동되어 제 2 고정 촛점 렌즈(4) 측의 외부 입사광을 차단하고 CCD 입사 광축을 오픈 상태로 하므로서 제 3 고정 촛점 렌즈(5)를 통한 외부 광 입사가 이루어져 촬영을 할 수 있다(도 3 참조).

여기서, 상기 가변 미러를 승강하는 하며 상향된 위치에서 비 사용중인 고정 촛점 렌즈를 통한 외부 광의 입사를 차단하며 차단은 일반적으로 널리 사용되고 있는 셔터 구동용 솔레노이드 등을 적용하는 것이 소형화를 이룰 수 있다.

제 4 고정 촛점 렌즈(6)를 선택하여 촬영하고자 하는 경우에는 도 4에 도시한 바와 같이 가변 미러(4a, 5a)를 상향 이동시켜 렌즈(4, 5)를 통한 입사광을 차단하면서 동시에 렌즈(6)를 통한 입사광을 가변 미러(6a)를 통해 굴절시켜 CCd 소자(2)에 입사하도록 광 경로를 형성하므로 실현된다.

마지막으로 제 1 고정 촛점 렌즈(3)를 통한 촬영의 경우에는 모든 가변 미러(4a ~ 6a)가 상향 구동하여 각 렌즈(4 ~ 6)를 통한 입사광을 차단하고 렌즈(3)를 통한 입사광을 CCD 소자(2)로 연결하는 광 경로를 형성하여 촬영을 이루도록 작용한다.

상기 각 고정 촛점 렌즈(3 ~ 6)는 각기 상이한 고정 촛점을 가지고 있는 렌즈로서 선 출원된 발명과 같이 다양한 용도로 활용될 수 있도록 마련되는 것으로서 예를 들어 홍채를 촬영하거나 또는 사물의 접사 촬영, 근거리 촬영 및 원거리 촬영 등 각각의 용도에 따라서 특화된 촛점거리와 특성을 갖는 렌즈로 구성된다.

따라서 상기 본 발명이 적용된 휴대용 단말기를 이용하여 홍채 이미지를 간편하게 얻게되면 사용자 자신의 휴대용 단말기에 저장된 개인 정보를 열람하거나 수정하는 보안 키로서 이용이 가능하고 또는 전자 상거래에 있어 결제 시에 본인 확인의 수단으로서 홍채를 촬영하여 쇼핑몰 등에서 인증을 거치도록 하므로서 부정한 사용을 방지할 수 있고, 또는 자신의 컨디션에 따라서 건강 상태를 확인하고자 할 때에는 간편하게 현재 홍채를 촬영하여 원격의 검진센터에 전송하여 분석 결과를 회신 받으므로서 개인 건강을 항시 체크 할 수 있으며 자세한 검진이 요구되는 경우에는 검진 센터를 방문하여 진찰을 받으므로서 예방 의학적인 차원에서도 잇점이 있다.

물론, 관련된 솔루션은 본 발명에서 언급하지 아니하더라도 기 공지된 홍채를 이용한 분석 프로그램 등을 이용하여 사용 가능할 것이다.

그리고, 서류, 소형의 물품 등 비교적 가까운 거리에서 촬영을 요하는 경우에는 접사 렌즈를 선택 사용할 수 있게되고, 근거리 원거리를 나누어 촬영하면 그만큼 양질의 영상을 취득할 수 있게 되는 것이다.

한편, 본 발명에서 설명한 상기 경통은 각 렌즈와 렌즈 하부의 가변 미러를 포함하는 단위 셀 형태로 분리 구성하여 필요한 렌즈 단위 셀과 결합하여 연장하므로 다수의 렌즈를 구비하는 변경도 가능하며, 가변 미러의 구동장치 역시 분리된 단위 셀 형태의 경통을 회전시켜(일반적인 카메라 폰의 카메라 각도 회전 구조와 유사함) 회전되는 경통과 연동하여 가변 미러가 승강되도록 구조적인 구동 장치로 설계 변경하여 이루어질 수도 있고 렌즈와 가변 미러를 증감하는 변경 또한 이루어질 수 있다.

이러한 변경은 본 발명의 청구범위 기재 기술사상에 추가적으로 구현하는데 극히 용이한 정도에 불과한 것이다.

이상에서 상세하게 살펴본 바와 같은 본 발명은 휴대용 단말기 등의 소형화 기기에 적용 가능하도록 일반 촬영 및 홍채 촬영, 접사 촬영이 각각 독립된 다수의 고정 촛점 렌즈를 통하여 해당 용도에 맞취 선택적으로 촬영을 이룰 수 있는 효과가 있고, 다수의 고정 촛점 렌즈를 통한 촬영 광축을 하나의 CCD에 입사되도록 최 소형화하여 휴대용 단말기와 같은 소형 기기에 내장이 가능하고 제조 원가를 절감하며, 선명한 영상을 얻을 수 있으며, 각 렌즈의 광학 경로를 형성하는 가변 미러는 촬영시 광학 경로를 형성하지만 비 촬영시에는 촬영 렌즈를 제외한 경로의 외부 광 입사를 차다하는 광 개폐장치로서의 기능을 겸비하는 것이어서 소형 경량화를 이루는데 유용한 등의 여러 우수한 효과를 갖는 발명인 것이다.

도 1은 본 출원인이 선 발명 출원한 휴대용 단말기에 구현한 듀얼 카메라 구조를 도시한 종래 구성도.

도 2는 본 발명의 광학 구조를 도시한 구성도.

도 3a ~ 3c는 본 발명의 가변적으로 선택되는 촬영 광축을 설명하는 작동 예시도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

1 : 경통 2 : CCD 소자

3 : 제 1 고정 촛점 렌즈 4 : 제 2 고정 촛점 렌즈

5 : 제 3 고정 촛점 렌즈 6 : 제 4 고정 촛점 렌즈

4a ~ 6a : 가변 미러 "a" " : 지지점

Claims (3)

1. 영상 촬영용 CCD 소자와 렌즈, 렌즈를 통한 피사체 입사광을 굴절하여 CCD소자에 입사시키는 미러를 갖는 광학 구조에 있어서,

   차광된 경통(1)을 형성하고, 경통(1)의 일측에 CCD 소자(2)를 형성하며, 대향 타측에는 제 1 고정촛점 렌즈(3)를 결합하며, 경통의 길이 방향에 직교하는 위치에 제 2 고정 촛점 렌즈(4), 이 렌즈에 이격하여 제 3 고정 촛점 렌즈(5), 이 렌즈에 이격하여 제 4 촛점 렌즈(6)을 각각 형성하고, 상기 제 2 ~ 4 고정 촛점 렌즈(4 ~ 6)의 입사광을 굴절하여 상기 CCD 소자(2)에 입사시키는 가변 미러(4a ~ 6a)를 상기 제 2 ~ 4 고정 촛점 렌즈의 직 하부 경통 내에 형성하되 상기 각 가변 미러(4a ~ 6a)는 제 1 고정 촛점 렌즈(3)와 CCD소자(2) 사이의 광학 경로에 대각으로 나열 이격하고, 가변 미러는 상부 지지점 "a"을 기준으로 상향 가변하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 멀티 카메라 구조.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 제 1 ~ 4 고정 촛점 렌즈(3 ~ 6)는 각각 상이한 촛점 거리를 갖는 렌즈로 이루어지는 것을 특징으로 하는 멀티 카메라 구조.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 가변 미러(4a ~ 6a)는 촬영 선택된 고정 촛점 렌즈의 광학축이 CCD소자(2)를 향하도록 상향 가변하며 상향된 위치에서 비 사용중인 고정 촛점 렌즈를 통한 외부 광의 입사를 차단하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 멀티 카메라 구조.