OIS

[CamCyclopedia담당]

👨‍🎓김태환

목차

1. OIS의 정의 및 원리
2. 갤럭시 카메라 OIS
3. 참고

OIS의 정의 및 원리

1. OIS 란?

광학식 손떨림 보정 기술(OIS, Optical Image Stabilization)은 디지털 손떨림 보정(DIS, Digital Image Stabilization), 전자식 손떨림 보정(EIS, Electrical Image Stabilization)과 더불어 대표적인 손떨림 보정 기술 중 하나입니다.

어두운 곳에서 사진을 찍을 때 수광량을 늘리기 위해 셔터 스피드가 느려지게 되는데, 손이 떨리거나 진동이 오면 화면이 블러(blur) 해집니다. 이때, 손떨림 보정 기술을 통해 흔들림 없고 선명한 사진을 얻을 수 있습니다.

2. OIS의 원리

상기 보이는 그림은 OIS의 동작 원리를 간단히 표현한 그림입니다. 사진을 찍거나 동영상을 찍을 때, 휴대폰 내 흔들림 감지 센서(Gyroscope Sensor)로부터 떨림 양에 대한 데이터를 MCU(Micro Controller Unit)로 전달해 줍니다.

MCU에서는 그 떨림에 반대되는 방향으로 렌즈나 센서를 움직일 타깃 신호를 드라이버 IC(Driver IC)에 전달해 줍니다.

마지막으로 드라이버 IC에서는 타깃 신호를 바탕으로 모듈 내 구동부에 신호를 주어 렌즈나 센서를 움직이거나 기울여 떨림을 보정합니다.

3. OIS의 종류

OIS에서는 움직이는 물체 및 방식에 따라 종류가 나뉘게 됩니다. 그 방식은 다음과 같습니다.

• 렌즈 시프트 OIS(Lens Shift OIS) : 떨림에 대해 반대 방향으로 렌즈를 움직여 보정하는 방식
• 센서 시프트 OIS(Sensor Shift OIS) : 떨림에 대해 반대 방향으로 센서를 움직여 보정하는 방식
• 모듈 틸트 OIS(Module Tilt OIS) : 떨림에 대해 반대 방향으로 렌즈 및 센서를 기울여 보정하는 방식
  
  
  

갤럭시 카메라에서의 OIS

여기서 우리는 갤럭시 카메라에서의 OIS 시스템과 구조를 살펴볼 예정입니다.

갤럭시 OIS System

1. 흔들림 감지 센서(Gyro Sensor)

휴대폰에서 사용되는 흔들림 감지 센서(Gyro Sensor)는 반도체 공정으로 제작되는 MEMS type으로 저전력 및 소형 사이즈를 구현함으로써 모바일에 최적화되어 있습니다. 흔들림 감지 센서는 1초에 최대 6600번의 흔들림 데이터를 수집하여 AP나 OIS MCU 등에 떨림 정보를 제공합니다.

2. OIS 구동(OIS MCU)

흔들림 감지 센서의 흔들림 정보를 바탕으로 카메라 모듈 내 OIS 구동 칩을 통해 렌즈나 프리즘 등을 구동합니다.

현재 갤럭시 카메라 중 광각 카메라에서는 렌즈를 수평 이동시키는 렌즈 시프트 OIS(lens shift OIS) 방식을 이용하는데, 이미지 센서를 고정시킴으로써 영상 신호의 안정성을 높이고 초소형 고성능 OIS가 가능하도록 구성되어 있습니다.

'카툭튀' 최소화를 위해 광 경로를 꺾을 수 있는 굴곡형 카메라(Folded zoom camera)에서는 프리즘을 회전시켜 흔들림을 보정하는 프리즘 틸트 OIS(Prism tilt OIS) 방식을 이용하고 있습니다.

3. 동영상에서의 OIS 보정(VDIS+OIS)

동영상에서는 1초에 30~120장의 사진을 연속적으로 연결하는 흔들림 보정이 필요하기 때문에 OIS뿐만 아니라 VDIS(Video Digital Image Stabilization)도 함께 이용하여 보다 높은 수준의 영상 품질을 구현하고 있습니다.

갤럭시 OIS 카메라 모듈 구조

1. OIS 구동원

현재 갤럭시는 매우 빠른 응답속도와 디자인 자유도가 높은 VCM(Voice Coil Motor) 구동 방식을 적용하고 있습니다.

VCM 방식은 자석과 코일을 통한 자기장과 도선의 로렌츠 힘(Lorentz Force)을 사용합니다.

플레밍의 왼손법칙에 따라 전류의 방향을 바꾸어 구동 힘의 방향을 결정합니다. 이를 통해 갤럭시에서는 OIS 구동원을 실시간으로 구동시킬 수 있습니다.

2. OIS Actuator 구조

렌즈를 구동시키기 위해서는 3개의 방향인 X축, Y축, 그리고 Z축(AF, AutoFocus)으로 회전 없이 구동시켜야 하는데, 갤럭시에서는 볼 가이드(Ball Guide)를 적용하고 있습니다.

이를 통해 OIS X축, Y축 구동 및 AF를 구동할 때, 0.2도 수준의 기울어짐도 허용하지 않는 정밀한 shift 구동이 가능합니다.

이러한 볼 가이드(Ball Guide) 타입은 안정된 고강성 구조로 설계되어 있으며, 이 기술과 관련된 특허권은 당사만 가지고 있습니다.

간간이 휴대폰을 쥐고 흔들 때, 카메라 내 렌즈 배럴이 구동 구조에 부딪히기 때문에 이음이 들리곤 합니다.

이와 같은 현상은 성능에는 전혀 문제가 없으며, 충돌 부분에 더욱 부드러운 충격 방지용 탄성중합체(Elastomer)를 적용하여 충돌 시 이음을 해결하고 있습니다.

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참고

[1] OIS 기술은 갤럭시 S22 Ultra wide camera, tele camera 등 일부 모델 및 카메라에 적용되어 있습니다.