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휴대전화용 메가픽셀 CCD 카메라 모듈 구조와 개발 동향
1/4 inch Mega-Pixel CCD Camera Module

자료집필: 국제테크노정보연구소
관련자료안내: CCD 카메라와 영상처리회로 설계

서 론

최근의 휴대전화 시장은 카메라 부착 제품이 급속히 주류가 되고 있다. 당초에 이 카메라는 휴대전화의 부속기능으로서 간단한 화상을 메모하는 정도로 촬영하는 것을 목적으로 한 10만 화소급이었다. 그러나, 현재는 보다 고화질의 화상이 요구되면서 디지털카메라에 버금가는 수준의 촬영이 가능한 카메라 부착 휴대전화가 널리 제품화되고 있다.
본고에서는 이러한 휴대전화의 추세에 핵심적인 역할을 하는 휴대전화용 소형 CCD 카메라의 구조와 기술동향을 살펴보기 위해, 이 분야에서 세계적인 기술을 지닌 샤프사의 기술자료를 토대로, 박형으로 휴대전화에 내장 가능한 메가픽셀 CCD 카메라 모듈 LZ0P3721와, 10cm 거리에서 촬영이 가능한 매크로 기능이 부가된 LZ0P3726의 개발 내역을 소개한다.

 

제품의 개요

제품의 외관을 사진 1에, 블록도를 그림 1에, 내부 구조도를 그림 2에, 제품 사양을 표 1에 나타낸다.


[그림 2] 내부 구조도

  • CCD 이미지센서에는 프레임 인터라인(FIT) 방식을 채용했다. FIT 방식의 CCD 센서는 CCD 센서 내부에 촬상한 화상 데이터 1화면분을 일단 유지해 두는 축적부를 가지며, 낮은 frame rate에서의 촬상시에도 촬상후 축적부에 고속전송을 하기 때문에 강한 빛이 전송부에 유입하는 스미어(smear)를 억제한다.
  • DSP는 출력화상의 사이즈 축소율 변환 기능을 가지고 있다. 이것은 2단계의 연산처리로 실시되며, 축소율은 1배부터 최소 약 1/13배까지 170가지 이상의 미세한 설정이 가능하다. 예를 들어, 1144×880 화소의 풀사이즈 화상을 CIF나 QQVGA 사이즈의 화면에 그대로 표시하면 화상의 일부밖에 표시되지 않지만, 축소율을 바꿈으로서 화면 전체를 표시할 수 있다. 그때, 미세하게 축소율을 변화시켜감으로써 유연한 전자줌으로서 기능을 하도록 할 수 있다.
  • DSP에는 카메라 모듈로서 필요한 자동노출제어, 자동 화이트밸런스 제어, 자동 캐리어밸런스 제어 기능을 가지며, 게다가 경상(鏡像)출력, 네가티브/포지티브 반전 기능, 세피아 화상변환 등의 출력변환도 가능하다.
  • CCD 센서를 동작시키기 위해 필요한 DSP와 V드라이버를 1패키지화하여, 세라믹기판의 이면에 탑재했다. 세라믹기판 표면에는 CCD 센서칩을 직접 다이본드하여 이 세라믹기판에 홀더 및 렌즈를 부착한 단순한 구조이기 때문에 카메라 모듈이 13.5mm×11mm×9.7mm 로 작으며, 메가픽셀의 CCD 카메라 모듈로서 최소형을 실현했다.

형   명

LZ0P3721

LZ0P3726

모듈 사이즈

13.5mm×11mm×높이 9.7mm

14mm×12mm×높이9.82mm

최저 피사체 조도

2룩스@5fps

출력 화소수

1144(H)×880(V)

영상출력 인터페이스

UYVY-8bit

frame rate(Max.)

7.5fps

소비전력(Typ.)

430mW@7.5fps

렌즈 F값

F2.8

[표 1] 제품의 사양

  기술 개요

  • 렌즈의 F값은 2.8, TV 디스토션(화상 주변부의 왜곡)은 -1.0% 이하의 낮은 왜곡이다. 고정초점렌즈 LZ0P3721(매크로 기능 없음)에서는 피사계 심도범위(핀트가 맞아 보이는 범위)는 60cm~∞를 실현하고 있다. 또, LZ0P3726(매크로 기능 있음)에서는 렌즈를 계속 내보내는 기구를 설치함으로써 10cm의 근접촬영도 가능하다.
  • 카메라모듈의 기판에는 세라믹기판을 채용하고 이면을 cavity 구조로 하였으며, 거기에 CSP(DSP+V 드라이버)를 실장함으로써 모듈 면적의 소형화를 꾀하고 있다(메가픽셀 급에서 11mm×13.5mm의 바닥면적을 실현). 또, 본 구조가 휴대전화에 탑재되었을 때의 낙하·충격에 대한 강도 향상을 꾀하고 있다(그림 2).

 

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