KR100808017B1 - 카메라모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 카메라 모듈의 조립 구조에 관한 것이다.

본 발명의 카메라 모듈은, 내부에 적어도 하나 이상의 렌즈가 순차적으로 적층 결합되고, 하단 양측부에 한 쌍의 배럴 지지구가 연장 형성된 렌즈배럴; 상기 렌즈배럴의 하부가 상단 개구부를 통해 삽입되고, 상기 렌즈배럴의 하단부가 접촉되는 지점에 필터 안착부가 형성된 하우징; 상기 필터 안착부에 장착되는 IR 필터; 및 상면에 이미지센서가 와이어 본딩 고정되고, 상기 하우징의 하단부에 밀착 결합되는 인쇄회로기판;을 포함하며, 별도의 초점 조정없이 카메라 모듈이 조립됨에 따라 조립 공정이 간소해지고 초점 조정 시간이 생략되어 생산성이 향상되는 이점이 있다.

하우징, 필터 안착부, 관통공, 렌즈배럴, 배럴 지지구, 인쇄회로기판, 이미지센서, IR 필터

Description

카메라모듈{Camera module}

도 1은 COF 방식의 종래 카메라 모듈의 조립 상태를 보인 조립 사시도.

도 2는 종래 카메라 모듈의 일부 절개 단면도.

도 3은 COB 방식의 종래 카메라 모듈의 분해 사시도.

도 4는 종래 카메라 모듈이 개략적으로 도시된 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 카메라 모듈의 단면도.

도 6은 본 발명에 따른 카메라 모듈을 구성하는 렌즈배럴의 사시도.

도 7은 본 발명에 따른 카메라 모듈을 구성하는 하우징의 평면도.

도 8은 본 발명에 따른 카메라 모듈의 분해 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110. 하우징 113. 필터 안착부

115. 관통공 120. 렌즈배럴

121. 배럴 지지구 130. 인쇄회로기판

131. 이미지센서 140. IR 필터

본 발명은 카메라 모듈의 조립 구조에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 하우징의 상단부를 통해 장착되는 렌즈배럴의 하단부가 이미지센서 상면에 직접 안착되어 배럴 내의 렌즈와 이미지센서 간의 초점거리가 유지됨에 따라 별도의 초점 조정없이 모듈 조립이 완료될 수 있도록 한 카메라 모듈에 관한 것이다.

현재 휴대폰 및 PDA 등과 같은 휴대용 단말기는 최근 그 기술의 발전과 더불어 단순한 전화기능 뿐만 아니라, 음악, 영화, TV, 게임 기능이 구비된 다기능 멀티 기기로 사용되고 있다.

상기 휴대용 단말기의 다기능화를 이끌어 가기 위한 것 중에 대표적으로 카메라 모듈(camera module)을 들 수 있으며, 이러한 카메라 모듈은 기존의 30만 화소(VGA급)에서 현재 800만 화소 이상의 고화소 중심으로 변화됨과 동시에 오토포커싱(AF), 광학 줌(optical zoom) 등과 같은 다양한 부가 기능의 구현으로 변화되고 있다.

일반적으로, 카메라 모듈(CCM:Compact Camera Module)은 소형으로써 카메라폰이나 PDA, 스마트폰을 비롯한 휴대용 이동통신 기기 등의 다양한 IT 기기에 적용되고 있는 바, 최근에 이르러서는 소비자의 다양한 취향에 맞추어 소형의 카메라 모듈이 장착된 기기의 출시가 점차 늘어나고 있는 실정이다.

이와 같은 카메라 모듈은, CCD나 CMOS 등의 이미지센서를 주요 부품으로 하여 제작되고 있으며 상기 이미지센서를 통하여 사물의 이미지를 집광시켜 기기내의 메모리상에 데이터로 저장되고, 저장된 데이터는 기기내의 LCD 또는 PC 모니터 등의 디스플레이 매체를 통해 영상으로 디스플레이된다.

통상의 카메라 모듈은 대표적으로 COB(Chip On Board), COF(Chip On Flexible) 등의 방식으로 제작되는 바, 아래 도시된 도면을 참조하여 그 간략한 구조를 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 종래 COF 방식의 카메라 모듈 조립 상태를 보인 조립 사시도이고, 도 2는 종래 COF 방식의 카메라 모듈을 일부 절단한 단면도이다.

도시된 바와 같이, 종래의 카메라 모듈(1)은 렌즈를 통해 들어온 영상신호를 전기적 신호로 변환하는 이미지센서(3)가 저면에 지지되는 하우징(2)과, 상기 이미지센서(3)에 피사체의 영상신호를 모아주는 렌즈군(4)과, 상기 렌즈군(4)이 내부에 다단 적층되는 배럴(5)의 순차적인 결합에 의해서 구성된다.

이때, 상기 하우징(2)의 하부에는 CCD 또는 CMOS로 이루어진 이미지센서(3)를 구동하기 위한 전기 부품인 콘덴서(condensor)와 저항(resistance)의 칩 부품이 부착된 실장용 기판(FPCB)(6)이 전기적으로 결합된다.

이와 같이 구성된 종래의 카메라 모듈(1)은, 실장용 기판(FPCB, 6)에 다수의 회로 부품이 실장된 상태에서 기판(6)과 이미지센서(3) 사이에 이방전도성필름(ACF:Anisotropic Conductive Flim)(8)을 삽입하고 열과 압력을 가하여 통전되도 록 접착 고정하고, 그 반대면에 IR 필터(7)를 부착한다.

또한, 다수의 렌즈군(4)이 내장된 배럴(5)과 하우징(2)이 나사 결합에 의해서 가결합시킨 상태에서 전술한 바와같이, 기 조립된 실장용 기판(6)이 하우징의 저면에 별도의 접착제에 의해서 접착 고정된다.

한편, 상기 이미지센서(3)가 부착된 실장용 기판(6)과 배럴(5)이 결합된 하우징(2)의 접착 고정 후에 상기 배럴(5)의 전방에 피사체(해상도 챠트)를 일정한 거리로 하여 초점 조정이 이루어지게 되는 데, 상기 카메라 모듈(1)의 초점 조정은 하우징(2)에 나사 결합된 배럴(5)의 회전에 의한 수직 이송량이 조절됨에 따라 렌즈군(4)과 이미지센서(3)간의 초점 조정이 이루어지게 된다.

이때, 상기 피사체의 거리는 대략 50㎝에서 무한대의 거리를 두고 초점 조정이 이루어지게 되며, 최종적인 초점이 조정된 후에는 하우징(2)과 배럴(5) 사이에 접착제를 주입하여 초점이 맞춰진 상태로 접착 고정된다.

그러나, 상기 렌즈군(4)이 장착된 배럴(5)을 하우징(2)과 조립 후 이미지센서(3)에 맺히는 상의 초점을 조정하기 위하여 하우징(2)에 나사 결합된 배럴(5)을 좌, 우 회전시켜 수직 이송시킬 때, 상기 하우징(2)과 배럴(5)의 나사 결합 부위의 마찰에 의해 발생되는 파티클 등의 이물이 IR 필터(7) 또는 이미지센서(3)의 상면으로 떨어져 상기 이미지센서(3)의 수광 영역 상에 노출됨에 따른 이물 불량이 발생되는 단점이 있다.

그리고, 상기 실장용 기판(6)과 하우징(2)의 조립 기준은 IR 필터(7)에 의해서 결정되는 바, 상기 IR 필터(7)는 이미지센서(3)와 렌즈군(4)의 중심을 맞추는 중요한 역할을 하게 되며, 상기 IR 필터(7)의 장착 위치에 따라 이물에 큰 영향이 미치게 된다.

즉, IR 필터(7)의 장착 위치가 이미지센서(3)에 가까울수록 IR 필터(7)의 상면에 떨어진 이물이 쉽게 인식되고 이와 반대로 IR 필터(7)이 이미지센서(3)에서 멀어질수록 이물에 대한 영향이 둔감해짐에 따라 상기 IR 필터(7)와 이미지센서(3)의 거리를 적절하게 유지될 수 있도록 하는 카메라 모듈 설계가 필요하다.

한편, 도 3과 도 4는 COB 방식으로 제작되는 카메라 모듈이 도시된 도면으로써, 도 3은 종래 COB 방식의 카메라 모듈 분해 사시도이고, 도 4는 종래 COB 방식의 카메라 모듈이 개략적으로 도시된 단면도로서, 종래 카메라 모듈(10)은 CCD나 CMOS의 이미지센서(12)가 와이어 본딩 방식에 의해서 장착된 프린트기판(11)이 플라스틱 재질의 하우징(13) 하부에 결합되고 상기 하우징(13) 상부로 연장된 경통(14)에 하부로 원통형 몸체(15)가 연장된 렌즈배럴(16)이 결합됨에 의해서 제작된다.

상기 카메라 모듈(10)은 경통(14) 내주면에 형성된 암나사부(14a)와 원통형 몸체(15)의 외주면에 형성된 숫나사부(15a)의 나사 결합으로 하우징(13)과 렌즈배럴(16)이 상호 결합된다.

이때, 상기 프린트기판(11)의 상면, 즉 렌즈배럴(16)의 하단부에 장착된 렌즈(L)와 상기 프린트기판(11)의 하면에 부착된 이미지센서(12) 사이에는 IR 필터(18)가 결합됨으로써, 이미지센서(12)로 유입되는 과도한 장파장의 적외선을 차 단시키게 된다.

상기와 같이 조립된 카메라 모듈은, 특정한 사물로부터 유입되는 빛이 렌즈(L)를 통과하면서 상이 반전되어 이미지센서(12)의 표면에 초점을 맞추게 되는 데, 이때 나사 결합에 의해서 하우징(13) 상단에 체결된 렌즈배럴(16)를 회전시키면서 최적의 초점이 맞춰진 지점에서 하우징(13)과 렌즈배럴(16)의 유격 사이로 접착제를 주입하여 하우징(13)과 렌즈배럴(16)를 접착 고정시켜 최종적인 카메라 모듈 제품이 생산된다.

이와 같이, 두 가지 타입(COB, COF)의 카메라 모듈 조립 방식은 공통적으로 하우징(2)(13)의 상단 개구부를 통해 배럴(5)(16)이 삽입되어 각 부재의 내, 외주면에 형성된 암, 수나사부를 이용한 나사 결합으로 밀착 결합되고, 상기 하우징(2)(13) 상단에서 배럴(5)(16)의 회전에 의한 높이 조정에 의해서 상기 배럴(5)(16) 내의 렌즈(L)와 인쇄회로기판(6)(11)에 실장된 이미지센서(3)(12) 간의 초점 조정이 이루어진다.

따라서, 전술한 조립 방식으로 제작되는 종래의 카메라 모듈은, 상기 하우징(2)(13)과 배럴(5)(16)이 수직 결합될 때 암,수 나사부가 틀어진 각도로 맞물리게 되면 나사산이 뭉개지거나 암,수 나사부의 마찰에 의해 그 결합 부위가 마모되면서 미세한 파티클이 발생됨에 따른 이물 불량이 발생하는 등의 조립성이 현저히 떨어지게 되는 문제점이 지적되고 있다.

또한, 하우징(2)(13)과 렌즈배럴(5)(16) 사이에서 발생되는 파티클은 하우 징(2)(13)의 상부에 장착된 렌즈배럴(5)(16)을 회전시켜 초점 조정시나 하우징(2)(13)이 좌, 우 흔들림에 따라 하우징(2)(13)과 렌즈배럴(5)(16)의 결합 부위에서 발생된 파티클이 IR 필터(7)(18)의 상면 또는 이미지센서(3)(12)의 수광 영역으로 유입될 수 밖에 없어 이미지센서(12)를 통한 이미지 재현시의 결함으로 작용하게 되는 단점이 있다.

그리고, 상기 하우징(2)(13)과 배럴(5)(16)이 나사 결합됨에 따라 나선의 접촉면을 따라 배럴(5)(16)을 회전시킬 때 배럴(5)(16)에 형성된 나선 각도에 따라 렌즈의 기울어짐(tilt)이 발생될 수 있는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 종래 카메라 모듈에서 제기되고 있는 상기 제반 단점과 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 하우징의 상단 개구부를 통해 결합되는 렌즈배럴의 하부로 센서 접촉부가 연장 형성되고, 상기 센서 접촉부가 하우징 하부에 장착된 이미지센서 상면에 직접 접촉됨에 의해서 별도의 초점 조정없이 제작 가능한 카메라 모듈이 제공됨에 발명의 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 이미지센서 상면에 안착되는 배럴의 센서 접촉부에 의해 초점 거리가 유지됨에 따라 하우징의 내주면과 배럴의 외주면이 나사 가공없이 면접촉됨으로써, 이물 불량이 방지되도록 한 카메라 모듈이 제공됨에 있다.

본 발명의 상기 목적은, 내부에 적어도 하나 이상의 렌즈가 순차적으로 적층 결합되고 하부로 배럴 지지구가 연장 형성된 렌즈배럴과, 상기 렌즈배럴의 하부가 상단 개구부를 통해 삽입되고 내부에 필터 안착부가 형성된 하우징과, 상면에 이미지센서가 실장되어 상기 하우징의 하단부에 본딩 결합되는 인쇄회로기판을 포함한다.

상기 렌즈배럴은 원통형으로 구성되어 그 하단 양측부의 대응되는 위치에 하부로 연장된 배럴 지지구가 형성되며, 상기 렌즈배럴의 내부에는 비구면 렌즈를 포함하여 다단으로 적층된 렌즈가 압입링에 의해서 고정된다.

또한, 상기 렌즈배럴이 삽입되는 하우징은 내부에 IR 필터를 안착시키기 위한 필터 안착부가 형성되고, 상기 필터 안착부의 양측부에는 상기 렌즈배럴의 배럴 지지구가 관통되는 관통공이 구비된다.

아울러, 상기 하우징의 하부에는 중앙부에 이미지센서가 실장된 인쇄회로기판이 밀착 결합되며, 상기 렌즈배럴은 하우징과 그 내, 외주면이 접촉되어 상부로부터 슬라이딩 결합되면서 상기 렌즈배럴의 배럴 지지구 하단부가 상기 관통공을 통해 인쇄회로기판 상의 이미지센서 상면에 접촉 지지된다.

이와 같은 기술적 구성의 본 발명은 이미지센서가 실장된 인쇄회로기판 상부에 순차적으로 결합되는 하우징과 렌즈배럴이 각 내, 외주면의 면접촉에 의해서 밀착 결합되고, 상기 렌즈배럴 하부로 연장된 한 쌍의 배럴 지지구가 상기 이미지센서의 양측부에 접촉 지지되도록 함에 의해서 카메라 모듈의 조립이 완료됨과 동시 에 초점이 고정되도록 하여 별도의 초점 조정없이 카메라 모듈이 제작되는 것이 기술적 특징이다.

본 발명에 따른 카메라 모듈의 상기 목적에 대한 기술적 구성을 비롯한 작용효과에 관한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 아래의 도면을 참조한 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.

먼저, 도 5는 본 발명에 따른 카메라 모듈의 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 카메라 모듈을 구성하는 렌즈배럴의 사시도이며, 도 7은 본 발명에 따른 카메라 모듈을 구성하는 하우징의 평면도이고, 도 8은 본 발명에 따른 카메라 모듈의 분해 사시도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 카메라 모듈(100)은 원통형의 하우징(110) 상부에 장착되는 렌즈배럴(120)과, 상기 하우징(110) 하부에 결합되며 중앙부에 이미지센서(131)가 실장된 인쇄회로기판(130)으로 구성된다.

상기 하우징(110)은 원통형의 몸체(111)와 몸체(111)로부터 하부로 연장된 하부 벽체(112)로 구성되며, 상기 몸체(111)에서 하부 벽체(112)가 연장되는 부위의 내부에 가로 횡막 형태의 필터 안착부(113)가 형성된다.

상기 필터 안착부(113)는 중앙부에 외부 입사광이 관통되는 사각의 입사영역(114)이 천공되며, 그 양측부에 관통공(115)이 형성된다.

상기 필터 안착부(113)의 상부에는 렌즈배럴(120) 내의 렌즈(L)에 투과된 입사광 중의 적외선을 차단하기 위한 IR 필터(140)가 안착된다.이때, 상기 필터 안착 부(113) 상에는 글라스 형태의 IR 필터(140) 외에도 박막으로 이루어진 IR 필름이 접착 고정될 수 있다.

또한, 상기 하우징(110)의 하부에는 중앙부에 이미지센서(131)가 실장된 인쇄회로기판(130)이 그 테두리부에 접착제가 도포된 상태로 상기 하우징(110)의 하부 벽체(112) 하단부에 밀착 결합된다.

상기 이미지센서(131)는 인쇄회로기판(130) 상에 와이어(133) 본딩에 의해서 전기적으로 접속되며, 상기 이미지센서(131)의 상면에는 소정의 넓이로 수광부(132)가 구비된다.

한편, 상기 하우징(120)의 상부에는 상단 개구부를 통해 원통형의 렌즈배럴(120)이 삽입되는 바, 상기 렌즈배럴(120)은 하단부에 한 쌍의 배럴 지지구(121)가 하향 연장되어 상기 하우징(110) 내에 내입 고정된다.

상기 렌즈배럴(120)은 하단 외주면 상에서 하부로 상호 대칭 형성된 한 쌍의 배럴 지지구(121)가 연장 형성되고, 내부에 적어도 하나 이상의 렌즈(L)가 탄성 재질의 압입링(122)에 의해서 유동없이 밀착 고정된다.

상기 렌즈배럴(120)은 하우징(110)의 내부에 삽입됨에 있어서, 그 내, 외주면이 면접촉을 이루어 슬라이딩 결합되며, 상기 렌즈배럴(120)의 하부로 연장된 한 쌍의 배럴 지지구(121)가 상기 하우징(110) 하부에 장착된 인쇄회로기판(130) 상에 본딩 고정된 이미지센서(131)의 상면에 접촉 지지된다.

이때, 상기 배럴 지지구(121)의 하단면은 상기 이미지센서(131)로 입사되는 광의 입사 경로에 방해되지 않는 범위 내의 수광부(132) 외측 영역에 밀착 결합되 어야 한다.

상기 배럴 지지구(121)는 이미지센서(131)의 상면에 그 하단면이 밀착 결합되었을 때, 렌즈배럴(120) 내의 렌즈(L)가 일방향으로 기울어지지 않도록 완벽하게 동일한 높이로 형성됨이 바람직하다.

또한, 상기 렌즈배럴(120)은 상기 하우징(110) 내에 삽입되면서 그 하부의 배럴 지지구(121)가 하우징(110)의 필터 안착부(113) 양측에 구비된 관통공(115)에 관통 결합됨으로써, 상기 하우징(110) 상에서 좌우 유동이 방지되도록 한다.

따라서, 상기 필터 안착부(113)의 관통공(115)과 상기 배럴 지지구(121)의 폭과 곡률은 동일하게 형성됨이 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 발명의 카메라 모듈(100)은 내주면과 외주면의 직경이 동일하게 형성된 하우징(110)과 렌즈배럴(120)이 상호 면접촉을 이루며 슬라이딩 결합됨에 있어서, 상기 하우징(110)의 하부에 이미지센서(131)가 실장된 인쇄회로기판(130)이 본딩 고정된 상태에서 렌즈배럴(120)이 장착될 때, 상기 렌즈배럴(120)의 하단 양측부에서 하부로 연장된 배럴 지지구(121)가 상기 하우징(110) 내의 관통공(115)을 통과하여 상기 이미지센서(131)의 상면에 직접 접촉 지지됨에 따라 카메라 모듈(100)의 조립과 초점 고정이 동시에 수행될 수 있도록 함으로써, 별도의 초점 조정없이 카메라 모듈(100)의 제작이 완료된다.

이때, 상기 렌즈배럴(120) 내의 렌즈(L)와 이미지센서(131) 간의 초점 고정을 위해서는 상기 이미지센서(131)의 화소수에 따라 미리 측정된 초점 거리와 동일한 길이의 배럴 지지구(121)가 형성된 렌즈배럴(120)의 설계가 선행되어야 한다.

이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이나, 이러한 치환, 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 카메라 모듈은 하우징의 상부에 장착되는 렌즈배럴의 하부로 센서 접촉부가 연장 형성되고, 상기 센서 접촉부가 하우징 내의 관통공을 통해 이미지센서 상면에 직접 접촉됨으로써, 별도의 초점 조정없이 카메라 모듈이 조립됨에 따라 조립 공정이 간소해지고 초점 조정 시간이 생략되어 생산성이 향상되는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 카메라 모듈은 상기 하우징과 렌즈배럴이 면접촉에 의해서 슬라이딩 결합됨에 따라 그 접촉면을 통한 이물의 발생이 방지되어 이물 불량이 현저히 감소되고, 외부에서의 이물 유입시 간단하게 렌즈배럴을 분리하여 재조립이 가능함에 따라 경제적인 장점이 있다.

그리고, 본 발명은 IR 필터가 필터 안착부 상에 고정됨으로써, 이미지센서와 IR 필터 간의 간격이 멀어지게 되어 IR 필터 상에 존재하는 이물에 대한 화질 불량을 개선할 수 있는 작용효과를 갖는다.

Claims (10)

1. 내부에 적어도 하나 이상의 렌즈가 순차적으로 적층 결합되고, 하단 양측부에 한 쌍의 배럴 지지구가 연장 형성된 렌즈배럴;

   상기 렌즈배럴의 하부가 상단 개구부를 통해 삽입되고, 상기 렌즈배럴의 하단부가 접촉되는 지점에 필터 안착부가 형성된 하우징;

   상기 필터 안착부에 장착되는 IR 필터; 및

   상면에 이미지센서가 와이어 본딩 고정되고, 상기 하우징의 하단부에 밀착 결합되는 인쇄회로기판;을 포함하며,

   상기 필터 안착부 상에는 박막으로 이루어진 IR 필름이 접착 고정되는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
2. 제1항에 있어서,

   상기 배럴 지지구는, 동일한 곡면을 이루어 상호 대칭 형성된 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
3. 제1항에 있어서,

   상기 필터 안착부는, 상기 하우징의 몸체 하부의 벽체가 연장되는 지점의 내부에 가로 횡막의 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
4. 제1항에 있어서,

   상기 필터 안착부는, 중앙부에 렌즈를 통해 유입되는 입사광의 입사영역과 그 양측부로 한 쌍의 관통공이 구비된 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
5. 삭제
6. 제1항 또는 제4항에 있어서,

   상기 배럴 지지구는, 그 하단부가 상기 하우징 내의 필터 안착부에 형성된 관통공을 통해 상기 이미지센서의 상면에 직접 접촉 지지되는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
7. 제1항에 있어서,

   상기 배럴 지지구는, 그 하단면이 상기 이미지센서로 입사되는 광의 입사 경 로에 방해되지 않는 범위 내의 수광부 외측 영역에 밀착된 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
8. 제1항에 있어서,

   상기 배럴 지지구는, 상기 렌즈배럴 내의 렌즈가 일방향으로 기울어지지 않도록 동일한 높이로 형성된 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
9. 제1항 또는 제4항에 있어서,

   상기 필터 안착부의 관통공과 상기 렌즈배럴의 배럴 지지구는 그 폭과 곡률이 동일하게 형성된 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
10. 삭제

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