KR101430963B1

KR101430963B1 - 손떨림 보정장치를 구비한 촬영장치 및 광학계

Info

Publication number: KR101430963B1
Application number: KR1020070126157A
Authority: KR
Inventors: 김용욱
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-12-06
Filing date: 2007-12-06
Publication date: 2014-09-23
Also published as: US8014657B2; US20090148144A1; KR20090059344A

Abstract

촬영장치 및 광학계가 제공된다. 본 촬영장치에 따르면, 제2광학군과 조리개 사이에 배치되고, 광축상의 특정 점을 중심으로 하는 구면을 따라 제3광학군이 이동되어 손떨림보정을 할 수 있게 된다. 이에 따라, 사용자는 효과적으로 촬영장치의 손떨림을 보정할 수 있게 된다.

손떨림 보정, 손떨림, 카메라, 캠코더

Description

손떨림 보정장치를 구비한 촬영장치 및 광학계{Photographing apparatus and optical system comprising Optical Image Stabilizer}

본 발명은 촬영장치 및 광학계에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 손떨림으로 인한 영상의 품질저하를 방지하기 위해 광학적으로 손떨림을 보정하는 촬영장치 및 광학계에 관한 것이다.

사용자가 디지털 카메라나 캠코더를 손에 들고 사물을 촬영하려 할 때, 사용자가 조심하여 촬영하더라도 손떨림이 생기게 마련이다. 최근에는 디지털 카메라나 캠코더가 소형화, 경량화되는 추세이므로, 손떨림에 의한 영향을 더욱 심하게 받게 된다. 또한, 이동 중에 촬영이 많아지면서 촬영화면이 흔들리는 경우가 많아졌다. 따라서, 고품질의 영상을 얻기 위해, 이러한 손떨림에 관한 문제를 해결하는 것이 중요한 과제로 자리잡게 되었다.

특히, 줌 기능을 구비한 촬영장치는 광학계의 배율에 따라 손떨림의 영향을 받는 정도에 차이가 있으므로, 초점거리의 조절가능 범위에서 효과적으로 손떨림을 방지하는 것이 어려웠다.

손떨림 보정의 방식은 크게 전자식과 광학식으로 나누어진다. 전자식에는 CCD 구동제어방식(Electronic Image Stabilization), 필드 메모리 진동제어방식(Digital Image Stabilization)이 있다.

하지만, 전자식 손떨림 보정방식은 CCD 화소의 일부영역을 사용하지 않기 때문에, CCD의 촬상가능 영역에 대비하여 20%~30%의 화질 열화를 가져오는 단점이 있다.

광학식 손떨림 보정방식은 프리즘을 이용하는 방식과 렌즈의 일부를 움직여서 보정하는 방식이 있다. 광학식 손떨림 보정방식의 경우는 CCD 화소를 모두 사용할 수 있으므로 화질열화가 발생하지 않는다는 장점이 있다.

사용자는 촬영장치를 사용할 때 손떨림의 영향을 최소화되는 제품을 선호한다. 따라서, 보다 효과적으로 촬영장치의 손떨림을 보정할 수 있는 방안의 모색이 요청된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 보다 효과적으로 촬영장치의 손떨림을 보정할 수 있는 방안으로, 손떨림 검출 결과에 따라 제3광학군을 구면상에서 이동시키는 촬영장치 및 광학계를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른, 촬영장치는, 조리개; 피사체로부터 상을 생성하여 전달하는 제1광학군; 상기 제1광학군으로부터 전달된 상의 배 율을 조절하는 제2광학군; 상기 제2광학군과 상기 조리개 사이에 배치되고, 광축 상의 특정 점을 중심으로 하는 구면을 따라 이동되는 제3광학군; 상기 조리개를 통과한 상기 상을 수차보정하여 전달하는 제4광학군; 상기 제4광학군으로부터 전달된 상기 상이 촬상영역에 맺히도록 포커싱 기능을 수행하는 제5광학군; 광축과 수직인 제1축 방향 및 제2축 방향의 손떨림을 검출하는 손떨림 검출부; 상기 제3광학군을 상기 구면을 따라 이동시키는 구동부; 및 상기 손떨림 검출부의 손떨림 검출 결과에 따라, 상기 제3광학군이 이동되도록 상기 구동부를 제어하는 제어부;를 포함한다.

그리고, 상기 특정 점은, 상기 제3광학군에 대한 애플러내틱 포인트(Aplanatic Point)인 것이 바람직하다.

또한, 상기 제3광학군은, 양의 굴절력(Refractive Power)을 가진 하나의 렌즈로 구성된 것이 바람직하다.

그리고, 상기 렌즈는, 수차변동이 없는 렌즈인 것이 바람직하다.

또한, 상기 제어부는, 상기 제1축방향의 손떨림이 검출된 경우, 상기 제1축을 상기 구면상에 투영시킨 경로 상에서 상기 제3광학군이 검출된 손떨림과 반대방향으로 이동되도록 제어하고, 상기 제2축방향의 손떨림이 검출된 경우, 상기 제2축을 상기 구면상에 투영시킨 경로 상에서 상기 제3광학군이 검출된 손떨림의 반대방향으로 이동되도록 제어하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 제4광학군은, 제3광학군의 이동으로 발생된 수차를 보정하는 양의 굴절력을 가진 보정군; 및 상기 수차가 보정된 상을 제5광학군으로 전달하는 음의 굴절력을 가진 이동군;을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제4광학군은, 상기 보정군의 초점거리를 ff라고 하고 상기 이동군의 초점거리를 fr이라고 하였을 때, |ff/fr| < 1.2 를 만족하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 보정군은, 양의 합성 굴절력을 가진 2개의 렌즈를 포함하고, 상기 이동군은, 음의 합성 굴절력을 가진 2개의 렌즈를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1광학군 내지 제5광학군은, 상기 제1광학군 내지 제5광학군으로 구성되는 제1 광학계의 광각(Wide)단의 초점거리를 fw, 상기 제1 광학계의 망원(Tele)단의 초점거리를 ft, 상기 제1광학군 내지 제3광학군으로 구성되는 제2 광학계의 광각단의 초점거리를 fmw, 및 상기 제2 광학계의 망원단의 초점거리를 fmt라고 했을 때,

,

를 만족하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 구동부는, 베어링을 이용하여 상기 제3광학군을 상기 구면을 따라 이동시키는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른, 광학계는, 조리개; 피사체로부터 상을 생성하여 전달하는 제1광학군; 상기 제1광학군으로부터 전달된 상의 배율을 조절하는 제2광학군; 상기 제2광학군과 상기 조리개 사이에 배치되고, 광축 상의 특정 점을 중심으로 하는 구면을 따라 이동되는 제3광학군; 상기 조리개를 통과한 상기 상을 수차보정하여 전달하는 제4광학군; 상기 제4광학군으로부터 전달된 상기 상이 촬상영역에 맺히도록 포커싱 기능을 수행하는 제5광학군; 및 외부로부터 손떨림 검출 결과에 기초한 구동신호를 수신하여 상기 제3광학군을 상기 구면을 따라 이동시키는 구동부; 를 포함한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 손떨림 검출 결과에 따라 제3광학군을 구면상에서 이동시키는 촬영장치 및 광학계를 제공할 수 있게 되어, 보다 효과적으로 촬영장치의 손떨림을 보정할 수 있게 된다.

특히, 손떨림 보정을 위한 별도의 제3광학군을 마련함으로써, 다른 기능을 하는 광학군을 이동시킬 필요가 없어지게 되므로, 화질을 향상시킬 수 있게 된다.

제3광학군은 애플러내틱 포인트(Aplanatic Point)를 기준으로 회전 이동하게 되므로, 손떨림 보정으로 인해 발생되는 수차를 최소화할 수 있게 된다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 촬영장치의 구조를 도시한 블럭도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 촬영장치는 렌즈부(100), 촬상부(110), 영상처리부(120), 디스플레이(130), 코덱(140), 저장부(150), 구동부(160), 제어부(170) 및 손떨림 검출부(180)를 구비한다.

렌즈부(100)는 피사체의 빛을 모아서 촬상영역에 상이 맺히게 한다. 렌즈부(100)는 복수개의 렌즈들로 구성되어 있으며, 렌즈들은 기능별로 광학군을 형성한다.

또한, 렌즈부(100)의 일부 렌즈는 손떨림 보정을 위해 특정 점을 중심으로 하는 구면을 따라 이동된다. 이와 같은 렌즈부(100)의 구조 및 기능에 대해서는 도 2를 참조하여 추후 상세히 기술한다.

촬상부(110)는 렌즈를 통해 입사되는 빛을 전기신호로 광전변환하고, 전기신호에 대해 소정의 신호처리를 수행한다.

이와 같은 기능을 수행하는 촬상부(110)는 화소 및 AD 컨버터를 구비한다. 각 화소는 아날로그 형태의 영상신호를 출력하며, AD 컨버터는 이를 디지털 형태의 영상신호로 변환하여 출력한다.

또한, 촬상부(110)의 각 화소는 CCD(Charge-Coupled Device) 또는 CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) 광센서를 포함한다. 그리고, 촬상부(110)의 각 화소는 롤링셔터(Rolling shutter) 또는 글로벌 셔터(Global shutter) 방식으로 광학상을 독해한다.

영상처리부(120)는 촬상부(110)로부터 입력되는 영상에 대한 신호처리를 수행하여, 촬영된 영상을 디스플레이하기 위해 처리된 영상신호를 디스플레이(130)로 전송한다. 또한, 영상처리부(120)는 촬영된 영상을 저장하기 위해 코덱(140)으로 처리된 영상신호를 출력한다.

구체적으로, 영상처리부(120)는 촬상소자(110)에서 출력되는 영상 신호에 대 해 포맷변환과 영상 스케일을 조정하기 위한 디지털 줌, AWB(Auto White Balance), AF(Auto Focus), AE(Auto Exposure) 등을 수행한다.

디스플레이(130)는 영상처리부(120)로부터 수신된 영상을 디스플레이한다. 사용자는 디스플레이(130)에 표시된 영상을 확인함으로써, 촬영될 영상을 확인할 수 있게 된다.

코덱(140)은 영상처리부(120)에서 수신한 영상신호를 인코딩한다. 그리고, 코덱(140)은 인코딩된 영상신호를 저장부(150)로 전송한다. 또한, 코덱(140)은 저장부(150)에 저장된 인코딩된 영상신호를 디코딩한다. 그리고, 코덱(140)은 디코딩된 영상신호를 영상처리부(120)로 전송한다.

저장부(150)는 촬상소자(120)에서 촬영된 영상을 압축된 형태로 저장한다. 저장부(150)는 플레쉬 메모리, 하드디스크, DVD 등이 될 수 있다.

손떨림 검출부(180)는 촬영장치가 사용자의 손떨림에 의해 이동된 각도 또는 직선 이동량을 검출한다. 손떨림 검출부(180)는 각도 센서, 각속도 센서, 각가속도 센서, 위치 센서, 속도 센서, 가속도 센서 등으로 구현될 수 있다. 따라서, 손떨림 검출부(180)는 촬영장치가 손떨림에 의해 이동된 각도, 각속도, 각가속도, 위치, 속도, 가속도 중 적어도 하나를 검출하게 된다.

제어부(170)는 손떨림 검출부(180)의 손떨림 검출 결과에 기초하여 제3광학군(230)을 이동시키기 위한 구동신호를 생성한다. 그리고, 제어부(170)는 생성된 구동신호를 구동부(160)로 출력한다.

특히, 제어부(170)는 손떨림이 검출된 방향의 반대방향으로 제3광학군(230) 이 이동되도록 구동부(160)를 제어한다. 예를 들어, x축 방향의 손떨림이 검출된 경우, 제어부(170)는 x축을 애플러내틱 포인트(Aplanatic Point)를 중심으로 하는 구면상에 투영시킨 경로 상에서 제3광학군(230)이 검출된 손떨림과 반대방향으로 이동되도록 제어한다. 그리고, y축 방향의 손떨림이 검출된 경우, 제어부(170)는 y축을 애플러내틱 포인트(Aplanatic Point)를 중심으로 하는 구면상에 투영시킨 경로 상에서 제3광학군(230)이 검출된 손떨림과 반대방향으로 이동되도록 구동부(160)를 제어한다.

예를 들어, 손떨림 검출부(180)에서 손떨림이 +x축 방향으로 검출된 경우, 제어부(170)는 제3광학군(230)이 구면상에서 -x방향으로 이동되도록 구동부(160)를 제어한다.

구동부(160)는 수신된 구동신호에 기초하여 제3광학군(230)을 이동시킨다. 특히, 구동부(160)는 제3광학군(230)을 광축 상에 존재하는 애플러내틱 포인트(Aplanatic Point)를 중심으로 한 구면 상에서 이동시킨다.

애플러내틱 포인트는 구면수차와 코마수차가 존재하지 않는 지점을 의미한다. 그리고, 구면수차를 제거하기 위한 조건과 코마수차를 제거하기 위한 사인(sine) 조건을 합친 것을 애플러내틱 조건이라고 한다.

따라서, 제3광학군(230)이 애플러내틱 포인트를 중심으로 하는 구면 상에서 이동되면, 손떨림 보정에 의한 수차를 최소화 할 수 있게 된다. 여기에서 구면은 애플러내틱 포인트를 중심으로 하고, 애플러내틱 포인트에서 제3광학군(230)까지의 거리를 반지름으로 한다. 즉, 제3광학군(230)은 애플러내틱 포인트와 일정한 거리 를 유지하면서 이동되게 된다.

구동부(160)는 모터와 베어링을 이용하여 구현할 수 있다. 예를 들어, 구동부(160)는 x축방향 구동모터, y축방향 구동모터를 이용하여 제3광학군(160)의 움직임을 제어할 수 있다. 그리고, 구동부(160)는 미끄럼 베어링이나 구름 베어링을 이용하여 제3광학군(230)이 구동모터에 의해 움직이게 할 수 있다.

이와 같이 구동부(160)가 제3광학군(230)을 이동시킴으로써, 손떨림을 보정할 수 있게 된다.

이하에서는, 도 2를 참고하여 렌즈부(100)에 대해 더욱 상세하게 설명한다.도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 렌즈부(100)를 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 렌즈부(100)는 제1광학군(210), 제2광학군(220), 제3광학군(230), 제4광학군(240), 제5광학군(250), 조리개(260) 및 OLPF(Optical Low Pass Filter)(270)를 포함한다.

제1광학군(210)은 피사체로부터 상을 생성하여 전달하며, 프론트 렌즈군이라고도 한다. 제1광학군(210)은 음의 굴절력을 가진 제1렌즈(221) 하나와 양의 굴절력을 가진 제2 내지 제4 렌즈(222,223,224) 3개로 구성된다.

제1광학군(210)은 피사체에서 나오는 빛을 모아줌으로써 렌즈부(100) 전체의 길이를 축소시키는데 일조한다. 또한, 제1광학군(210)이 클수록 많은 양의 빛을 통과시킬 수 있게 되므로, 제1광학군(210)이 클수록 좋은 화질 및 넓은 범위의 화상을 얻을 수 있게 된다.

제2광학군(220)은 제1광학군(210)으로부터 전달된 상의 배율을 조절하며, 변 배렌즈군이라고도 한다. 제2광학군(220)은 음의 굴절력을 가진 제5렌즈(221) 및 제6렌즈(222)와 양의 굴절력을 가진 제7렌즈(223)로 구성된다.

제2광학군(220)은 제5렌즈(221) 내지 제7렌즈(223)를 조절하여 상의 배율을 조절한다. 즉, 제2광학군(220)은 줌(zoom) 기능을 담당한다.

제3광학군(230)은 제2광학군(220)과 조리개 사이에 배치되고, 손떨림에 의한 상의 흔들림을 보정하는 기능을 한다. 제3광학군(230)은 양의 굴절력을 가진 제8렌즈로 구성되어 있다.

특히, 제3광학군(230)은 조리개의 앞쪽(피사체쪽)에 배치되므로, 제3광학군(230)은 조리개를 통과하기 전의 상에 대해 손떨림 보정을 수행할 수 있게 된다.

또한, 제3광학군(230)은 수차변동이 없는 렌즈로 구성된다. 수차변동이 없는 렌즈를 구현하기 위해서는 굴절력의 크기가 매우 낮은 렌즈를 사용해야 한다. 굴절력이 낮을수록 수차가 발생할 가능성이 낮아지기 때문이다.

그리고, 제3광학군(230)은 애플러내틱 포인트(Aplanatic Point)를 중심으로 하는 구면을 따라 이동된다. 따라서, 제3광학군(230)은 항상 애플러내틱 포인트로부터 같은 거리만큼 떨어져 있게 된다.

애플러내틱 포인트는 구면수차와 코마수차가 제거되는 지점을 의미한다. 따라서, 제3광학군(230)이 애플러내틱 포인트로부터 같은 거리를 유지하게 되므로, 제3광학군(230)은 손떨림 보정을 위해 이동되더라도 수차의 발생이 최소화된다.

제3광학군(230)의 이동 형태에 대해서는 도 3 내지 도 5를 참고하여 추후 상세히 설명한다.

제4광학군(240)은 조리개를 통과한 상을 수차보정하여 제5광학군(250)으로 전달하며, 릴레이 렌즈군이라고도 한다.

제4광학군(240)은 보정군과 이동군으로 나누어진다. 보정군은 양의 굴절력을 가진 제9렌즈(241) 및 음의 굴절력을 가진 제10렌즈(242)로 구성된다. 그리고, 보정군의 제9렌즈(241) 및 제10렌즈(242)의 합성굴절력은 양의 값이 된다. 보정군은 제1광학군(210) 내지 제3광학군(230)을 통과하면서 발생된 수차를 보정한다. 특히, 보정군은 제3광학군(230)에서 손떨림보정에 의해 발생한 수차를 보정한다.

이동군은 음의 굴절력을 가진 제11렌즈(243)와 양의 굴절력을 가진 제12렌즈(244)가 서로 접합된 형태로 구현된다. 그리고, 이동군의 제11렌즈(243) 및 제12렌즈(244)의 합성 굴절력은 음의 값이 된다. 이동군은 상을 제5광학군(250)으로 전달하는 기능을 수행한다.

보정군의 초점거리를 ff라고 하고, 이동군의 초점거리를 fr이라고 했을 때, 제4광학군(240)은 |ff/fr| < 1.2를 만족한다. 이와 같은 조건을 만족하는 경우에 제4광학군(240)에서는 피사체에 대한 안정적인 상을 전달할 수 있게 된다.

제5광학군(250)은 전달된 상을 촬상부(110)에 포커싱하는 역할을 수행하며, 포커싱 렌즈부라고도 한다. 제5광학군(250)은 양의 굴절력을 가진 제13렌즈(251), 음의 굴절력을 가진 제14렌즈(252) 및 양의 굴절력을 가진 제15렌즈(253)로 구성된다.

제5광학군(250)은 전달된 상을 촬상부(110)에 포커싱함으로써, 촬상부(110)에 상이 맺히도록 한다.

조리개(260)는 렌즈부(100)를 통과하는 빛의 양을 조절한다. 즉, 조리개(260)를 넓히면, 렌즈부(100)는 보다 많은 빛을 통과시키기 되므로, 사용자는 보다 밝고 심도가 깊은 화상을 얻을 수 있게 된다. 반면, 조리개(260)를 좁히면, 렌즈부(100)는 보다 적은 빛을 통과시키기게 되므로, 사용자는 보다 어둡고 심도가 얕은 화상을 얻을 수 있게 된다.

OLPF(Optical Low Pass Filter)(270)는 전달된 빛의 양을 최적의 상태가 되도록 조절한다. 또한, 높은 주파수의 빛을 걸러내어 자외선 등으로 인한 화질 이상현상을 방지한다.

지금까지, 렌즈부(100)의 구성에 대해 도 2를 참고하여 설명하였다.

제1광학(210)군 내지 제5광학군(250)으로 구성되는 제1 광학계의 광각(Wide)단의 초점거리를 fw, 상기 제1 광학계의 망원(Tele)단의 초점거리를 ft, 상기 제1광학군(210) 내지 제3광학군(230)으로 구성되는 제2 광학계의 광각단의 초점거리를 fmw, 및 상기 제2 광학계의 망원단의 초점거리를 fmt라고 했을 때, 다음의 식을 만족하는 경우 피사체에 대한 안정적인 상을 얻을 수 있다.

,

따라서, 렌즈부(100)는 상기 조건을 만족하도록 제1광학군(210) 내지 제5광학군(250)이 배치되어 있다.

또한, 렌즈부(100)는 손떨림 보정을 위해 별도의 제3광학군(230)을 배치함으로써, 다른 광학군들을 이동시키지 않고 제3광학군(230)만 이동시켜 안정적으로 손떨림 보정을 수행할 수 있게 된다.

본 실시예에서는 촬영장치에 상술한 렌즈부(100) 및 구동부(160)가 포함된 것으로 설명하였으나, 렌즈부(100)와 구동부(160)가 별개의 광학계로 구현될 수도 있음은 물론이다. 예를 들어, 렌즈부(100)와 구동부(160)만을 구비한 광학계 렌즈장치가 촬영장치에 착탈가능하도록 구현될 수 있다.

이하에서는, 도 3 내지 도 5를 참고하여 제3광학군(230)의 이동방식을 상세히 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 제3광학군을 도시한 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 제3광학군(230)은 조리개(260)의 앞쪽(피사체쪽)에 위치한다. 그리고, A는 애플러내틱 포인트를 나타낸다.

제3광학군(230)은 x축 방향(310) 또는 y축 방향(320)으로 움직일 수 있다. 여기에서, x축 방향(310)과 y축 방향(320)은 A를 중심으로 하는 구면 상에 투영된 방향이다. 따라서, 제3광학군(230)이 이동되더라도, 제3광학군(230)의 중심은 A로 부터 항상 같은 거리만큼 떨어져 있게 된다.

A는 애플러내틱 포인트로, 수차가 발생하지 않는 지점을 나타낸다. 따라서, 제3광학군(230)이 A와 일정한 거리를 유지하며 이동됨으로써, 제3광학군(230)은 수차의 발생을 최소화할 수 있게 된다.

이하에서, 손떨림에 따른 제3광학군의 이동을 도 4 및 도 5를 참고하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 아래 방향으로 손떨림이 발생한 경우를 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 손떨림 방향이 아랫방향인 경우, 제3광학군(230)은 윗방향으로 이동한다. 이 때, 제3광학군(230)의 이동방향은 광축에 수직인 방향이 아닌, A를 중심으로 하고 반지름이 A에서 제3광학군(230)까지의 길이인 구면 상에 투영된 y축 방향(320)이 된다. 따라서, 제3광학군(230)은 A와의 거리를 일정하게 유지하게 된다 .

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 윗 방향으로 손떨림이 발생한 경우를 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 손떨림 방향이 윗 방향인 경우, 제3광학군(230)은 아래 방향으로 이동한다. 이 때, 제3광학군(230)의 이동방향은 마찬가지로 광축에 수직인 방향이 아닌, A를 중심으로 하고 반지름이 A에서 제3광학군(230)까지의 길이인 구면 상에 투영된 y축 방향(320)이 된다. 따라서, 제3광학군(230)은 A와의 거리를 일정하게 유지하게 된다.

도 4 및 도 5의 경우는 y축 방향에 대해 설명했지만, 본 실시예에 따른 제3광학군(230)은 x축 방향으로도 이동될 수 있음은 물론이다. 즉, x축 방향으로 손떨림이 있는 경우, 제3광학군(230)은 구면에 투영된 x축 상에서 손떨림의 반대방향으 로 이동하게 된다.

이와 같이, 제3광학군(230)이 손떨림 검출 결과에 따라 상보적으로 이동됨으로써, 제3광학군(230)은 손떨림 보정기능을 수행할 수 있게 된다. 즉, 상술한 바와 같이 제3광학군(230)을 이동시키는 손떨림 보정장치를 구현할 수 있게 된다.

이하에서는, 도 6a 내지 도 11을 참고하여, 본 실시예에 따른 손떨림 보정장치가 구비된 촬영 장치의 수차특성을 설명한다.

도 6a 내지 도 6d는 손떨림 보정장치가 없는 광학계의 Y축 방향(Tangential)의 수차특성을 도시한 도면이다. 도 6a 내지 도 6d는 각각 상대 필드 높이(Relative Field Hight)가 1, 0.54, 0.38, 0.00인 경우 Y축방향의 수차특성을 나타내고 있다.

그리고, 도 7a 내지 도 7d는 손떨림 보정장치가 없는 광학계의 X축 방향(Sagittal)의 수차특성을 도시한 도면이다. 도 7a 내지 도 7d는 각각 상대 필드 높이(Relative Field Hight)가 1, 0.54, 0.38, 0.00인 경우 X축방향의 수차특성을 나타내고 있다.

도 8은 손떨림 보정장치가 없는 광학계의 광축방향(Longitudinal)의 수차특성을 도시한 도면이다. 특히, 도 8은 광학계의 광축방향의 구면수차의 정도를 나타내는 그래프이다.

도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 일 실시예에 따른, 손떨림 보정장치가 구비된 광학계의 Y축 방향(Tangential)의 수차특성을 도시한 도면이다. 도 9a 내지 도 9d는 각각 상대 필드 높이(Relative Field Hight)가 1, 0.54, 0.38, 0.00인 경우 Y축 방향의 수차특성을 나타내고 있다.

도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 일 실시예에 따른, 손떨림 보정장치가 구비된 광학계의 X축 방향(Sagittal)의 수차특성을 도시한 도면이다. 도 10a 내지 도 10d는 각각 상대 필드 높이(Relative Field Hight)가 1, 0.54, 0.38, 0.00인 경우 X축방향의 수차특성을 나타내고 있다.

도 11는 본 발명의 일 실시예에 따른, 손떨림 보정장치가 구비된 광학계의 광축방향(Longitudinal)의 수차특성을 도시한 도면을 도시한 도면이다. 특히, 도 11은 광학계의 광축방향의 구면수차의 정도를 나타내는 그래프이다.

도 6a 내지 도 8을 도 9a 내지 도 11과 비교하였을 때, 수차가 크게 열화되지 않기 때문에, 본 실시예에 따른 손떨림 보정장치를 구비한 광학계는 촬영장치에 사용하기에 적합한 것을 확인할 수 있다.

또한, 도 8과 도 11을 비교하면, 상대 필드 높이가 1에 가까운 경우에 구면수차를 보정하는 기능이 도 11의 경우가 더 좋은 것을 확인할 수 있다.

따라서, 도 6a 내지 도 11의 그래프를 통해, 본 실시예에 따른 광학계는 손떨림 보정기능을 가질 뿐만 아니라 수차 또한 최소화할 수 있다는 것을 확인할 수 있다.

본 실시예는 촬영장치에 적용되는 것으로 설명하였다. 본 실시예에 따른 촬영장치는 캠코더, 디지털 카메라, 비디오 카메라 등이 될 수 있음은 물론이다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 촬영장치의 구조를 도시한 블럭도,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 렌즈부를 도시한 도면,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 제3광학군을 도시한 도면,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 아래 방향으로 손떨림이 발생한 경우를 도시한 도면,

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 윗 방향으로 손떨림이 발생한 경우를 도시한 도면,

도 6a 내지 도 6d는 손떨림 보정장치가 없는 광학계의 Y축 방향(Tangential)의 수차특성을 도시한 도면,

도 7a 내지 도 7d는 손떨림 보정장치가 없는 광학계의 X축 방향(Sagittal)의 수차특성을 도시한 도면,

도 8은 손떨림 보정장치가 없는 광학계의 광축방향(Longitudinal)의 수차특성을 도시한 도면,

도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 일 실시예에 따른, 손떨림 보정장치가 구비된 광학계의 Y축 방향(Tangential)의 수차특성을 도시한 도면,

도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 일 실시예에 따른, 손떨림 보정장치가 구비된 광학계의 X축 방향(Sagittal)의 수차특성을 도시한 도면,

도 11는 본 발명의 일 실시예에 따른, 손떨림 보정장치가 구비된 광학계의 광축방향(Longitudinal)의 수차특성을 도시한 도면을 도시한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 광학계 110 : 촬상부

120 : 영상처리부 130 : 디스플레이

140 : 코덱 150 : 저장부

160 : 구동부 170 : 제어부

180 : 손떨림 검출부 210 : 제1광학군

220 : 제2광학군 230 : 제3광학군

240 : 제4광학군 250 : 제5광학군

260 : 조리개

Claims

조리개;

피사체로부터 상을 생성하여 전달하는 제1광학군;

상기 제1광학군으로부터 전달된 상의 배율을 조절하는 제2광학군;

상기 제2광학군과 상기 조리개 사이에 배치되고, 광축 상의 특정 점을 중심으로 하는 구면을 따라 이동되는 제3광학군;

상기 조리개를 통과한 상기 상을 수차보정하여 전달하는 제4광학군;

상기 제4광학군으로부터 전달된 상기 상이 촬상영역에 맺히도록 포커싱 기능을 수행하는 제5광학군;

광축과 수직인 제1축 방향 및 제2축 방향의 손떨림을 검출하는 손떨림 검출부;

상기 제3광학군을 상기 구면을 따라 이동시키는 구동부; 및

상기 손떨림 검출부의 손떨림 검출 결과에 따라, 상기 제3광학군이 이동되도록 상기 구동부를 제어하는 제어부;를 포함하고,

상기 특정 점은,

상기 제3광학군에 대한 애플러내틱 포인트(Aplanatic Point)인, 촬영장치.
삭제
제 1항에 있어서,

상기 제3광학군은,

양의 굴절력(Refractive Power)을 가진 하나의 렌즈로 구성된 것을 특징으로 하는 촬영장치.
제 3항에 있어서,

상기 렌즈는,

상기 렌즈의 이동에 의해서도 수차변동이 없는 것을 특징으로 하는 촬영장치.
제 1항에 있어서,

상기 제어부는,

상기 제1축방향의 손떨림이 검출된 경우, 상기 제1축을 상기 구면상에 투영시킨 경로 상에서 상기 제3광학군이 검출된 손떨림과 반대방향으로 이동되도록 제어하고,

상기 제2축방향의 손떨림이 검출된 경우, 상기 제2축을 상기 구면상에 투영시킨 경로 상에서 상기 제3광학군이 검출된 손떨림의 반대방향으로 이동되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 촬영장치.
제 1항에 있어서,

상기 제4광학군은,

제3광학군의 이동으로 발생된 수차를 보정하는 양의 굴절력을 가진 보정군; 및

상기 수차가 보정된 상을 제5광학군으로 전달하는 음의 굴절력을 가진 이동군;을 포함하는 것을 특징으로 하는 촬영장치.
제 6항에 있어서,

상기 제4광학군은,

상기 보정군의 초점거리를 ff라고 하고 상기 이동군의 초점거리를 fr이라고 하였을 때, |ff/fr| < 1.2 를 만족하는 것을 특징으로 하는 촬영장치.
제 6항에 있어서,

상기 보정군은,

양의 합성 굴절력을 가진 2개의 렌즈를 포함하고,

상기 이동군은,

음의 합성 굴절력을 가진 2개의 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 촬영장치.
제 1항에 있어서,

상기 제1광학군 내지 제5광학군은,

상기 제1광학군 내지 제5광학군으로 구성되는 제1 광학계의 광각(Wide)단의 초점거리를 fw, 상기 제1 광학계의 망원(Tele)단의 초점거리를 ft, 상기 제1광학군 내지 제3광학군으로 구성되는 제2 광학계의 광각단의 초점거리를 fmw, 및 상기 제2 광학계의 망원단의 초점거리를 fmt라고 했을 때,

,

를 만족하는 것을 특징으로 하는 촬영장치.
제 1항에 있어서,

상기 구동부는,

베어링을 이용하여 상기 제3광학군을 상기 구면을 따라 이동시키는 것을 특징으로 하는 촬영장치.
조리개;

피사체로부터 상을 생성하여 전달하는 제1광학군;

상기 제1광학군으로부터 전달된 상의 배율을 조절하는 제2광학군;

상기 제2광학군과 상기 조리개 사이에 배치되고, 광축 상의 특정 점을 중심으로 하는 구면을 따라 이동되는 제3광학군;

상기 조리개를 통과한 상기 상을 수차보정하여 전달하는 제4광학군;

상기 제4광학군으로부터 전달된 상기 상이 촬상영역에 맺히도록 포커싱 기능을 수행하는 제5광학군; 및

외부로부터 손떨림 검출 결과에 기초한 구동신호를 수신하여 상기 제3광학군을 상기 구면을 따라 이동시키는 구동부; 를 포함하고,

상기 특정 점은,

상기 제3 광학군에 대한 애플러내틱 포인트(Aplanatic Point)인, 광학계.