KR100736610B1 - 카메라 렌즈 모듈 - Google Patents
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Abstract
휴대 단말기용 카메라 렌즈 모듈에 관한 것으로, 소정의 굴절률을 갖는 다수의 렌즈들이 배열된 렌즈군과, 렌즈군으로부터 소정 간격 이격되어 배치되고 외부의 전기적 신호에 따라 곡면의 값을 다르게 변경하여 상기 렌즈군으로부터 굴절된 이미지를 자동 포커싱하는 가변 초점 미러와, 가변 초점 미러로부터 자동 포커싱된 이미지를 센싱하는 센서를 포함하여 구성될 수 있다.
가변 초점 미러, 렌즈군, 센서, 곡면, 포커싱
Description
도 1a 내지 도 1e는 본 발명 제 1 내지 제 5 실시예에 따른 카메라 렌즈 모듈을 보여주는 단면도
도 2a는 본 발명에 따른 가변 초점 미러의 측면도
도 2b는 본 발명에 따른 가변 초점 미러의 평면도
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 렌즈군 2 : 가변 초점 미러
3 : 센서 4 : 광 분할부
5 - 7 : 제 1 - 제 3 렌즈 8 : 조리개
본 발명은 카메라 렌즈 모듈에 관한 것으로, 특히 휴대 단말기용 카메라 렌즈 모듈에 관한 것이다.
최근 휴대폰이나 PDA 등의 휴대용 단말기에 카메라가 일체형으로 내장된 휴대용 단말기 제품을 소비자에게 보급하는 경향이 주류를 형성하고 있다.
이와 같은 카메라들은 CCD, CMOS 등의 촬상 소자에 렌즈를 부착시켜 피사체 를 촬상하고, 촬상된 피사체 데이터를 소정의 기록 매체를 통하여 기록하도록 구성되어 있다.
일반적으로 카메라 렌즈 모듈에서, 카메라 렌즈는 포커싱(focusing)을 하기 위한 수단이므로, 렌즈의 이동을 위한 구동 수단이 필요하다.
따라서, 종래에는 이동 수단으로서, DC 모터, 스텝 모터(step moter), 피에조 모터(piezo motor) 및 VCM(Voice Coil Motor) 등이 사용되었다.
즉, 기존의 카메라 렌즈는 상기 이동 수단에 의해 이동되어 거리 간격을 조절함으로써, 자동으로 포커싱된다.
그러나, 기존의 카메라 렌즈 모듈은 렌즈를 이동시켜 포커싱해야 하므로, 렌즈를 이동시키기 위한 이동 수단이 필요하고 렌즈가 이동할 수 있는 거리 및 공간이 확보되어야 한다.
따라서, 기존의 카메라 렌즈 모듈은 렌즈 모듈을 소형화시키는데 적용하기 어려운 문제가 있었다.
또한, 기존의 카메라 렌즈 모듈에서, 사용되는 이동 수단으로서, VCM은 렌즈가 포커싱하는 동안 전력이 계속 공급되어야 하므로 전력 낭비의 문제가 있었고, 피에조 모터는 온도 및 위치 제어가 어려운 문제가 있었으며, DC 모터는 정밀도가 떨어지고 및 크기가 크며, 스텝 모터는 소음이 큰 문제가 있었다.
이와 같이, 이동 수단을 갖는 카메라 렌즈 모듈은 렌즈 모듈 이동시, 기구 및 조립 공차에 의해 틸트(tilt) 등이 발생되며, 낙하 충격 등에 약한 문제가 있었다.
특히, VCM은 판 스프링을 사용하는 구조이므로 낙하 충격 등에 의해 변형이 발생할 수가 있다.
그리고, 기존의 카메라 렌즈 모듈은 렌즈가 이동하기 때문에 포커싱 속도가 각 소자의 특성에 따라 달라서 전자 또는 전기적 제어 속도에 못 미치는 경향이 있었다.
본 발명의 목적은 이러한 문제들을 해결하기 위한 것으로, 렌즈를 이동시키기 위한 이동 수단이 없는 새로운 형태로 카메라 렌즈 모듈을 구성함으로써, 크기를 소형화할 수 있는 카메라 렌즈 모듈을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 렌즈의 이동 없이 포커싱 기능을 수행함으로써, 신뢰성이 향상되고 전력 소모를 줄일 수 있는 카메라 렌즈 모듈을 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 카메라 렌즈 모듈은 소정의 굴절률을 갖는 다수의 렌즈들이 배열된 렌즈군과, 렌즈군으로부터 소정 간격 이격되어 배치되고 외부의 전기적 신호에 따라 곡면의 값을 다르게 변경하여 상기 렌즈군으로부터 굴절된 이미지를 자동 포커싱하는 가변 초점 미러와, 이 가변 초점 미러로부터 자동 포커싱된 이미지를 센싱하는 센서를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 렌즈군은 양면이 네거티브(negative)인 제 1 렌즈와, 제 1 렌즈로부터 소정 간격 이격되어 배치되고 양면 중 일면은 네거티브(negative)이고 다른 일면은 포지티브(positive)인 제 2 렌즈와, 제 2 렌즈로부터 소정 간격 이격되어 배치되고 양면 중 일면은 포지티브이고 다른 일면은 네거티브인 제 3 렌즈와, 제 1 렌즈 앞쪽에 소정 간격 이격되어 배치되거나 또는 제 1 렌즈와 제 2 렌즈 사이에 배치되는 조리개를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 렌즈군은 양면이 네거티브(negative)인 제 1 렌즈와, 제 1 렌즈로부터 소정 간격 이격되어 배치되고 양면이 포지티브(positive)인 제 2 렌즈와, 제 2 렌즈로부터 소정 간격 이격되어 배치되고 양면 중 일면은 포지티브이고 다른 일면은 네거티브인 제 3 렌즈와, 제 2 렌즈와 제 3 렌즈 사이에 배치되는 조리개를 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 렌즈군은 양면이 포지티브(positive)인 제 1 렌즈와, 제 1 렌즈로부터 소정 간격 이격되어 배치되고 양면 중 일면은 포지티브이고 다른 일면은 네거티브인 제 2 렌즈와, 제 1 렌즈와 제 2 렌즈 사이에 배치되는 조리개를 포함하여 구성될 수도 있다.
그리고, 본 발명은 렌즈군과 가변 초점 미러 사이에 배치되고, 렌즈군으로부터 입사되는 광을 투과시키고, 가변 초점 미러로부터 입사되는 광을 반사시키는 광 분할부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 광 분할부는 빔 스플리터(beam splitter) 또는 프리즘일 수 있으며, 가변 초점 미러의 표면은 광 분할부로부터 입사되는 광 축에 대해 수직할 수 있다.
가변 초점 미러의 표면은 전기적 신호에 의해 자유 곡면을 가지고, 자유 곡면은 표면의 X축 방향으로는 대칭이고 Y축 방향으로는 비대칭이도록 제작 가능하며, 전기적 신호에 의해 회전 가능할 수도 있다.
그리고, 가변 초점 미러의 표면은 렌즈군으로부터 입사되는 광 축에 대해 소정의 기울기를 가질 수 있으며, 센서는 가변 초점 미러로부터 반사된 광 축에 대해 수직한 방향에 위치하거나 또는 가변 초점 미러를 마주보는 방향에 위치할 수 있다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성과 그 작용을 설명하며, 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 상기한 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.
본 발명의 개념은 렌즈군과 센서 사이에 포커싱 기능을 수행하는 가변 초점 미러를 배치하여 렌즈군의 이동 없이도 이미지를 포커싱할 수 있는 카메라 렌즈 모듈을 제공하는데 있다.
도 1a는 본 발명 제 1 실시예에 따른 카메라 렌즈 모듈을 보여주는 단면도이다.
먼저, 도 1a에 도시된 바와 같이, 본 발명 제 1 실시예는 렌즈군(1), 가변 초점 미러(2), 센서(3)로 크게 구성된다.
여기서, 렌즈군(1)은 소정의 굴절률을 갖는 다수의 렌즈들로 구성되고, 렌즈군(1)은 적어도 하나 이상의 비구면을 가질 수 있다.
본 발명의 렌즈군(1)은 적어도 하나 이상의 렌즈와, 하나의 조리개로 구성되 는데, 제 1 실시예의 렌즈군(1)은 제 1 렌즈(5), 제 2 렌즈(6), 제 3 렌즈(7), 그리고 조리개(8)로 구성된다.
제 1 렌즈(5)는 양면이 네거티브(negative)이고, 제 2 렌즈(6)는 제 1 렌즈(5)로부터 소정 간격 이격되어 배치되고, 양면 중 일면은 네거티브(negative)이고 다른 일면은 포지티브(positive)이다.
여기서, 제 2 렌즈(6)의 네거티브 면은 제 1 렌즈(5)에 인접하도록 배치된다.
그리고, 제 3 렌즈(7)는 제 2 렌즈(6)로부터 소정 간격 이격되어 배치되고, 양면 중 일면은 포지티브이고 다른 일면은 네거티브이다.
여기서, 제 3 렌즈(7)의 포지티브 면은 제 2 렌즈(6)의 포지티브 면에 인접하도록 배치된다.
이 때, 제 1 렌즈(5)와 제 3 렌즈(7)의 초점 거리는 0보다 크고, 제 1 렌즈(5)의 초점 거리가 제 3 렌즈(7)의 초점 거리보다 큰 것이 바람직하다.
또한, 조리개(8)는 제 1 렌즈(5)와 제 2 렌즈(6) 사이에 배치되어 빛을 단속한다.
한편, 가변 초점 미러(2)는 렌즈군(1)으로부터 소정 간격 이격되어 배치되고, 외부의 전기적 신호에 따라 렌즈군(1)으로부터 굴절된 이미지를 자동 포커싱하는 기능을 수행한다.
여기서, 가변 초점 미러(2)의 표면은 전기적 신호에 의해 자유 곡면을 가지는데, 자유 곡면은 미러 표면의 X축 방향으로는 대칭이고 Y축 방향으로는 비대칭 구조를 갖는다.
도 2a는 본 발명에 따른 가변 초점 미러의 측면도이고, 도 2b는 본 발명에 따른 가변 초점 미러의 평면도이다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 가변 초점 미러(2)의 자유 곡면은 Y축 방향으로는 대칭 구조를 갖지 아니하고, X축 방향으로는 대칭 구조를 가져야 한다.
즉, 자유 곡면은 Y축을 중심으로 선대칭이 된다.
경우에 따라서, 가변 초점 미러(2)는 전기적 신호에 의해 회전 가능하다.
가변 초점 미러(2)는 렌즈군(1)으로부터 입사되는 광 축에 대해 소정의 기울기를 갖도록 배치될 수 있고, 경우에 따라서는 입사되는 광 축에 대해 수직하게 배치될 수도 있다.
또한, 가변 초점 미러(2)는 전기적 신호에 의해 곡면을 설계치에 맞게 변형할 수 있다.
따라서, 가변 초점 미러(2)는 포커싱을 위해 전기적 신호를 변경하여 곡면의 값을 다르게 변경함으로써, 마치 렌즈의 곡률 반경을 바꾸어 포커싱하는 역할을 수행하게 된다.
이와 같이, 가변 초점 미러(2)는 기구적인 요소 없이 마이크론 단위의 변형만으로 포커싱을 수행할 수 있어, 신뢰성이 보장되고 전력 소모가 적으며 소형화가 가능하다.
한편, 센서(3)는 가변 초점 미러(2)로부터 반사된 광 축에 대해 수직한 방향에 위치하거나 또는 가변 초점 미러(2)를 마주보는 방향에 위치하여, 가변 초점 미 러(2)로부터 자동 포커싱된 이미지를 센싱하는 역할을 수행한다.
이와 같이, 구성되는 본 발명은 다음과 같이 동작된다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 먼저 렌즈군(1)은 외부의 이미지를 결상하기 위해 광을 모으는데, 광에 대한 색 수차, 왜곡 수차, 구면 수차, 코마 수차 등을 보정한다.
이어, 가변 초점 미러(2)는 렌즈군(1)으로부터 광이 입사되면, 전기적 신호에 의해 곡면을 변경하여 포커싱 기능을 수행한다.
다음, 센서(3)는 포커싱된 이미지를 센싱한다.
이와 같이, 동작하는 본 발명에 따른 카메라 렌즈 모듈은 기존과 같이 렌즈의 이동 없이도 가변 초점 미러에 의해 자동 포커싱 기능을 수행할 수 있으므로, 신뢰성이 보장되고 전력 소모가 적으며 소형화가 가능하다.
도 1b는 본 발명 제 2 실시예에 따른 카메라 렌즈 모듈을 보여주는 단면도이다.
본 발명 제 2 실시예는 본 발명 제 1 실시예와 동일한 구조로 이루어져 있고, 조리개(8)의 위치만이 다르다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 렌즈군(1)은 양면이 네거티브(negative)인 제 1 렌즈(5)와, 제 1 렌즈(5)로부터 소정 간격 이격되어 배치되고 양면 중 일면은 네거티브(negative)이고 다른 일면은 포지티브(positive)인 제 2 렌즈(6)와, 제 2 렌즈(6)로부터 소정 간격 이격되어 배치되고 양면 중 일면은 포지티브이고 다른 일면은 네거티브인 제 3 렌즈(7)와, 제 1 렌즈(5) 앞쪽에 소정 간격 이격되어 배치되는 조리개(8)로 구성된다.
조리개(8)가 제 1 렌즈(5) 앞에 위치하는 경우, 광로의 길이가 본 발명 제 1 실시예보다는 더 길어지는 점이 다르며 그 외의 성능 및 효과는 본 발명 제 1 실시예와 동일하다.
도 1c는 본 발명 제 3 실시예에 따른 카메라 렌즈 모듈을 보여주는 단면도이다.
도 1c에 도시된 바와 같이, 렌즈군(1)은 양면이 네거티브(negative)인 제 1 렌즈(5)와, 제 1 렌즈(5)로부터 소정 간격 이격되어 배치되고 양면이 포지티브(positive)인 제 2 렌즈(6)와, 제 2 렌즈(6)로부터 소정 간격 이격되어 배치되고 양면 중 일면은 포지티브이고 다른 일면은 네거티브인 제 3 렌즈(7)와, 제 2 렌즈(6)와 제 3 렌즈(7) 사이에 배치되는 조리개(8)로 구성된다.
여기서, 제 3 렌즈(7)의 포지티브 면은 제 2 렌즈(6)에 인접해 있도록 배치된다.
그리고, 제 1 렌즈(5)와 제 3 렌즈(7)의 초점 거리는 0보다 크고, 제 1 렌즈(5)의 초점 거리가 제 3 렌즈(7)의 초점 거리보다 큰 것이 바람직하다.
본 발명 제 3 실시예는 제 1 렌즈(5)가 다른 렌즈들에 비해 더 큰 것이 특징이다.
도 1d는 본 발명 제 4 실시예에 따른 카메라 렌즈 모듈을 보여주는 단면도이다.
도 1d에 도시된 바와 같이, 렌즈군(1)은 양면이 포지티브(positive)인 제 1 렌즈(5)와, 제 1 렌즈(5)로부터 소정 간격 이격되어 배치되고 양면 중 일면은 포지티브이고 다른 일면은 네거티브인 제 2 렌즈(6)와, 제 1 렌즈(5)와 제 2 렌즈(6) 사이에 배치되는 조리개(8)로 구성된다.
여기서, 제 2 렌즈(6)의 포지티브 면은 제 1 렌즈(5)에 인접하도록 배치된다.
본 발명 제 4 실시예는 렌즈를 두 개만 사용하는 것이 특징이다.
도 1e는 본 발명 제 5 실시예에 따른 카메라 렌즈 모듈을 보여주는 단면도이다.
도 1e에 도시된 바와 같이, 본 발명 제 5 실시예는 렌즈군(1)과 가변 초점 미러(2) 사이에 광 분할부(4)를 배치하는 것이 특징이다.
여기서, 광 분할부(4)는 빔 스플리터(beam splitter), 패널 형태의 빔 스플리터, TIR 프리즘 등을 사용할 수 있다.
광 분할부(4)는 렌즈군(1)으로부터 입사되는 광을 투과시키고, 가변 초점 미러(2)로부터 입사되는 광을 센서(3)로 반사시킨다.
이 경우, 가변 초점 미러(2)의 표면은 광 분할부(4)로부터 입사되는 광 축에 대해 수직하게 배치되는 것이 특징이다.
이와 같이, 다양한 형태로 구성되는 본 발명에 따른 카메라 렌즈 모듈은 포커싱을 위해 렌즈를 이동시키는 기구적인 장치들이 필요 없기 때문에 소형화 및 경량화가 가능하므로 모바일 폰과 같이 작은 공간을 갖는 환경에서도 간편하게 적용할 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 카메라 렌즈 모듈은 가변 초점 미러를 사용하여 포커싱 기능을 수행하므로, 크기를 소형화하고 경량화가 가능하므로, 모바일 폰 등 휴대가능한 기기들에 적용이 가능할 뿐만 아니라 필요에 따라 다양한 설계가 가능하므로 응용 분야가 넓다.
그리고, 본 발명은 렌즈 이동 없이 포커싱 기능을 수행하므로, 신뢰성이 향상되고 전력 소모를 줄일 수 있는 이점이 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.
Claims (18)
- 소정의 굴절률을 갖는 다수의 렌즈들이 배열된 렌즈군;상기 렌즈군으로부터 소정 간격 이격되어 배치되고, 외부의 전기적 신호에 따라 곡면의 값을 다르게 변경하여 상기 렌즈군으로부터 굴절된 이미지를 자동 포커싱하는 가변 초점 미러; 그리고,상기 가변 초점 미러로부터 자동 포커싱된 이미지를 센싱하는 센서를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
- 제 1 항에 있어서, 상기 렌즈군은 적어도 하나 이상의 비구면을 갖는 것을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
- 제 1 항에 있어서, 상기 렌즈군은 적어도 하나 이상의 렌즈와, 하나의 조리개로 구성되는 것을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
- 제 1 항에 있어서, 상기 렌즈군은양면이 네거티브(negative)인 제 1 렌즈;상기 제 1 렌즈로부터 소정 간격 이격되어 배치되고, 양면 중 일면은 네거티브(negative)이고 다른 일면은 포지티브(positive)인 제 2 렌즈;상기 제 2 렌즈로부터 소정 간격 이격되어 배치되고, 양면 중 일면은 포지티브이고 다른 일면은 네거티브인 제 3 렌즈;상기 제 1 렌즈 앞쪽에 소정 간격 이격되어 배치되거나, 또는 상기 제 1 렌즈와 제 2 렌즈 사이에 배치되는 조리개를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
- 제 4 항에 있어서, 상기 제 2 렌즈의 네거티브 면은 상기 제 1 렌즈에 인접한 면이고, 상기 제 3 렌즈의 포지티브 면은 상기 제 2 렌즈의 포지티브 면에 인접한 면인 것을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
- 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 렌즈와 제 3 렌즈의 초점 거리는 0보다 크고, 상기 제 1 렌즈의 초점 거리가 상기 제 3 렌즈의 초점 거리보다 큰 것을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
- 제 1 항에 있어서, 상기 렌즈군은양면이 네거티브(negative)인 제 1 렌즈;상기 제 1 렌즈로부터 소정 간격 이격되어 배치되고, 양면이 포지티브(positive)인 제 2 렌즈;상기 제 2 렌즈로부터 소정 간격 이격되어 배치되고, 양면 중 일면은 포지티브이고 다른 일면은 네거티브인 제 3 렌즈;상기 제 2 렌즈와 제 3 렌즈 사이에 배치되는 조리개를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
- 제 7 항에 있어서, 상기 제 3 렌즈의 포지티브 면은 상기 제 2 렌즈에 인접한 면인 것을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
- 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 렌즈와 제 3 렌즈의 초점 거리는 0보다 크고, 상기 제 1 렌즈의 초점 거리가 상기 제 3 렌즈의 초점 거리보다 큰 것을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
- 제 1 항에 있어서, 상기 렌즈군은양면이 포지티브(positive)인 제 1 렌즈;상기 제 1 렌즈로부터 소정 간격 이격되어 배치되고, 양면 중 일면은 포지티브이고 다른 일면은 네거티브인 제 2 렌즈;상기 제 1 렌즈와 제 2 렌즈 사이에 배치되는 조리개를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
- 제 10 항에 있어서, 상기 제 2 렌즈의 포지티브 면은 상기 제 1 렌즈에 인접한 면인 것을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
- 제 1 항에 있어서, 상기 렌즈군과 상기 가변 초점 미러 사이에 배치되고, 상 기 렌즈군으로부터 입사되는 광을 투과시키고, 상기 가변 초점 미러로부터 입사되는 광을 반사시키는 광 분할부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
- 제 12 항에 있어서, 상기 광 분할부는 빔 스플리터(beam splitter) 또는 프리즘인 것을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
- 제 13 항에 있어서, 상기 가변 초점 미러의 표면은 상기 광 분할부로부터 입사되는 광 축에 대해 수직한 것을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
- 제 1 항에 있어서, 상기 가변 초점 미러의 표면은 전기적 신호에 의해 자유 곡면을 가지고, 상기 자유 곡면은 상기 표면의 X축 방향으로는 대칭이고 Y축 방향으로는 비대칭인 것을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
- 제 1 항에 있어서, 상기 가변 초점 미러는 전기적 신호에 의해 회전 가능한 것을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
- 제 1 항에 있어서, 상기 가변 초점 미러의 표면은 상기 렌즈군으로부터 입사되는 광 축에 대해 소정의 기울기를 갖는 것을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
- 제 1 항에 있어서, 상기 센서는 상기 가변 초점 미러로부터 반사된 광 축에 대해 수직한 방향에 위치하거나 또는 상기 가변 초점 미러를 마주보는 방향에 위치하는 것을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
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2005
- 2005-07-04 KR KR1020050059698A patent/KR100736610B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
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