KR101017145B1 - 이동통신 단말기용 카메라 모듈 - Google Patents

이동통신 단말기용 카메라 모듈 Download PDF

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KR101017145B1 KR1020060068906A KR20060068906A KR101017145B1 KR 101017145 B1 KR101017145 B1 KR 101017145B1 KR 1020060068906 A KR1020060068906 A KR 1020060068906A KR 20060068906 A KR20060068906 A KR 20060068906A KR 101017145 B1 KR101017145 B1 KR 101017145B1
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Abstract

본 발명은 이동통신 단말기용 카메라 모듈을 개시한다. 본 발명에 따른 이동통신 단말기용 카메라 모듈은: 하우징과; 하우징에 길이방향으로 이동가능하게 설치된 렌즈부와; 렌즈부를 통과한 영상을 촬상하여 이동통신 단말기의 메인보드로 전송하는 촬상부와; 하우징 및 촬상부 중 적어도 하나에 설치된 안테나; 및 동력을 발생시켜 렌즈부를 길이방향으로 이동하여, 상기 안테나의 공진 주파수를 제어하는 구동부를 포함한다.

Description

이동통신 단말기용 카메라 모듈{Camera Module for Mobile communication terminal}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동통신 단말기용 카메라 모듈의 사시도이다.
도 2는 도 1의 이동통신 단말기용 카메라 모듈의 분해사시도이다.
도 3 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동통신 단말기용 카메라 모듈의 구동부의 동작과정을 도시한 도면이다.
도 4는 기지국으로부터 발신된 전파에 의해 이동통신 단말기가 공진하는 것을 도시한 도면이다.
도 5는 주변 환경에 따른 안테나의 공진 주파수가 변화하는 것을 도시한 그래프이다.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
110..하우징 120..렌즈부
130..촬상부 140..안테나
150..보이스 코일 모터 151..코일
152..영구자석
본 발명은 이동통신 단말기용 카메라 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이동통신 단말기에서 사용되는 전파를 수신하기 위한 이동통신 단말기용 카메라 모듈에 관한 것이다.
일반적으로, 이동통신 단말기에 장착되는 안테나는 공기 중의 전파를 수신하기 위한 것이다. 이러한 안테나는 이동통신 단말기의 외관을 미려하게 하기 위하여 외장형 안테나에서 이동통신 단말기의 내부에 배치된 내장형 안테나(Internal Antenna)로 변화하는 추세이다.
근래에는 대부분의 이동통신 단말기가 내장형 안테나를 장착하여 출시한다. 이러한 내장형 안테나는 이동통신 단말기의 소형화 및 슬림화 추세에 맞추어 그 형태가 변화되고 있다. 즉, 내장형 안테나의 크기나 두께를 더욱 얇게 하여 이동통신 단말기의 메인보드에 배치한다.
한편, 이동통신 단말기의 크기를 줄이기 위해서 안테나를 배치하는 메인보드의 크기도 작아져야 하고, 메인보드의 크기를 줄이기 위해서는 내장형 안테나의 크기를 줄여야 한다. 하지만, 이동통신 단말기가 수신해야할 주파수는 표준으로 정해져 있고, 이러한 표준화된 주파수를 수신하기 위한 내장형 안테나의 길이는 통상적으로 주파수의 파장에 비례하기 때문에, 안테나의 길이는 소정의 길이 이하로 줄일 수 없다.
그래서, 메인보드의 면적을 줄이는 대안으로 대부분의 이동통신 단말기에 배 치된 카메라 모듈에 내장형 안테나를 통합 배치하였다. 이렇게 내장형 안테나를 배치함으로써, 메인보드의 면적을 줄일 수 있게 되고, 이동통신 단말기의 크기를 소형화하여 제작할 수 있다.
한편, 안테나는 높은 주파수 대역(대략 1.8GHz)의 디지털 데이터들이 통신을 하는 전자부품이기 때문에, 전기가 흐를 수 있는 도체로 구성된 사용자가 이동통신 단말기의 안테나에 접근하게 되면, 안테나는 전자기적 영향을 받는다. 그러므로, 안테나의 공진 주파수 대역이 변하게 되고, 공진 주파수 대역의 변화에 따라 임피던스 값도 변경된다.
이와 같은 문제점을 해결하고자, 종래의 이동통신 단말기는 이동통신 단말기의 중앙처리부와 안테나 사이에 3개의 임피던스 매칭부들과 다수의 임피던스 매칭부를 선택할 수 있는 스위치를 구비하였다.
그래서, 외부 부재에 의해 안테나의 공진 주파수 대역이 변하는 경우, 안테나는 수신해야할 공진 주파수 대역이 되도록, 스위치를 이용하여 다수의 임피던스 매칭부들 중 하나를 선택하여 안테나와 중앙처리부를 연결해 줌으로써, 임피던스값을 증가시키거나 감소시켜 안테나의 공진 주파수 대역을 변경하였다.
전술한 기술은 임피던스 매칭부를 3개 정도 배치하기 때문에, 공진점의 수가 임피던스 매칭부의 수인 3개로 한정적이고, 임피던스 매칭부의 구조도 복잡한데다가, 임피던스 매칭부들과 스위치를 따로 마련해야 하므로 이동통신 단말기의 제조비용이 상승하는 문제가 있다.
본 발명은 카메라 모듈을 사용하여 공진 주파수 대역을 보정할 수 있는 이동통신 단말기용 카메라 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
따라서, 본 발명에 따른 이동통신 단말기용 카메라 모듈은: 하우징과; 상기 하우징에 길이방향으로 이동가능하게 설치된 렌즈부와; 상기 렌즈부를 통과한 영상을 촬상하여 이동통신 단말기의 메인보드로 전송하는 촬상부와; 상기 하우징 및 촬상부 중 적어도 하나에 설치된 안테나; 및 동력을 발생시켜 상기 렌즈부를 길이방향으로 이동하여, 상기 안테나의 공진 주파수를 제어하는 구동부를 포함한다.
한편, 길이방향이란, 영상이 렌즈부를 향해 들어오는 경로방향이라고 정의한다. 따라서, 기재된 상방 또는 하방은 길이방향과 동일한 방향이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동통신 단말기용 카메라 모듈의 사시도이다. 도 1을 참조하면, 이동통신 단말기용 카메라 모듈(100)은 하우징(110)과, 렌즈부(120)와, 구동부와, 촬상부(130)와, 안테나(140)를 구비한다.
하우징(110)은 이동통신 단말기용 카메라 모듈(100)의 외형을 이루며, 소정의 공간이 마련된다.
렌즈부(120)는 피사체의 영상을 통과시키는 것으로, 하우징(110)에 상방 또는 하방으로 이동가능하게 설치된다. 통상적인 렌즈부(120)는 하나 이상의 렌즈를 포함하여 피사체의 초점(Focus)을 맞추거나 광학 줌(Optical zoom) 기능을 갖는다. 이러한 렌즈부(120)의 초점 제어나 광학 줌과 같은 구동 메커니즘은 이미 도시된 기술이다. 예를 들어, 렌즈부(120)에는 다수의 렌즈로 구성된 렌즈군들이 하나 이상 마련되어 있다. 각각의 렌즈군들이 후술할 구동부에 의해 구동되면, 초점을 제어하거나 광학 줌을 할 수 있다.
구동부에 대해 간략히 설명하자면, 구동부는 동력을 발생시켜 렌즈부(120)를 상방 또는 하방으로 이동하여, 안테나(140)의 공진 주파수를 제어한다.
이와 같이, 구동부가 구동하여 렌즈부(120)를 상방 또는 하방으로 움직여서, 후술할 안테나(140)의 공진 주파수가 변경되게 하기위해서는 렌즈부(120)의 재질을 플라스틱보다 유전율이 높은 유전체나 도전체로 형성하는 것이 바람직하다. 통상적인 카메라 모듈에서 사용되는 렌즈부(120)의 재질은 플라스틱 재질로 형성되어 있어서, 이러한 렌즈부(120)가 상방 또는 하방으로 움직이더라도 안테나(140)에 끼치는 전기적 영향이 미비하기 때문에, 후술할 안테나(140)의 공진 주파수를 변경할 수가 없다. 하지만 렌즈부(120)의 재질을 유전체나 도전체로 한정하지는 않으며, 위치 이동에 의해 안테나(140)의 공진 주파수를 변경할 수 있는 재질이면 어느 것을 사용하여도 무방하다.
여기서, 구동부는 렌즈부(120)를 상,하 방향으로 이동시킬 수 있다. 이와 다르게 구동부는 렌즈부(120)를 상,하 방향 중 하나의 방향으로만 렌즈부(120)를 이동시킬 수도 있기 때문에, 렌즈부(120)를 원위치로 복원되게 하는 탄성 부재(121)를 더 구비할 수 있다. 이러한 렌즈부(120)는 하우징(110)과 렌즈부(120)사이를 탄성 지지하게 결합되어 있다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이 탄성 부재(121)는 판 스프링으로 도시 하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 전술한 렌즈부(120)를 후술할 구동부에 의해 상방 또는 하방으로 구동한 뒤, 원위치로 복원가능한 탄성 부재이면 어느 것을 사용하여도 무방하다.
구동부는 동력을 발생시켜 렌즈부(120)를 상방 또는 하방으로 이동하여, 안테나(140)의 공진 주파수를 제어한다. 또한, 구동부는 렌즈부(120)를 상,하로 이동하여 촬상소자에 피사체의 영상이 선명하게 맺히도록 제어한다. 이러한, 구동부는 렌즈부(120)를 상,하 방향으로 이동하기 위해 보이스 코일 모터(VCM:Voice Coil Motor, 150), 스테핑 모터(Stepping Motor), 및 일반 회전 모터 등 렌즈부(120)를 상하로 구동할 수 있는 것이면 어느 것을 사용하여도 무방하다. 한편 본 발명에서는 보이스 코일 모터를 이용하여 설명하기로 한다.
보이스 코일 모터는 코일(151)과 영구자석(152)을 포함한다. 코일(151)은 구리 등의 전도성이 높은 금속선을 소정의 부재에 여러 번 감은 형태이다. 이러한 코일(151)은 렌즈부(120)의 외측을 따라 하나 또는 그 이상 배치되어, 코일(151)에 전기가 흐르면 극성을 갖고, 렌즈부(120)의 중심 또는 하우징(110) 측으로 전자기력을 발생하게 된다.
영구자석(152)은 코일(151)에 대응되도록 하우징(110)에 배치되고, 상,하방향으로 다른 극성을 갖게 배치된다. 즉, 영구자석(152)는 렌즈부(120)에 배치된 코일(151)과 미세한 유격을 두어 하우징(110)의 일면에 배치된다. 이러한, 영구자석(152)은 양끝에 N극 또는 S극의 성질을 갖는다.
도 3 및 4를 참조하여 구동부의 동작을 설명하면 다음과 같다. 도 3은 렌즈부(120)가 하우징(110)에 대해 외력이 작용하지 않은 상태이고, 영구자석은(152)은 하우징(110)의 하측으로부터 N극과 S극이 나란히 배치된다. 이 상태에서 안테나(140)의 공진 주파수를 보정하기 위해, 코일(151)에 전기가 흐르게 되면, 코일(151)은 N극의 자성을 갖게 된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 코일(151)과 인접하게 배치된 영구자석(152)의 N극은 코일(151)의 N극과 척력이 작용하고, 영구자석(152)의 S극은 코일(151)의 N극과 인력이 작용하여, 구동부는 하우징(110)에 대하여 렌즈부(120)를 상방 또는 하방으로 이동하게 된다. 이와 같이, 렌즈부(120)가 상방으로 이동하게 되면, 안테나(140)에 전자기적인 영향을 주게 되어 안테나의 공진 주파수를 바뀌게 한다. 또한, 피사체의 초점을 맞추거나 광학 줌 기능을 할 수 있다.
상기와 같이, 카메라 모듈이 피사체의 초점을 맞추기 위해 사용되는 구동부와 렌즈부(120)를 이용하여 안테나(140)의 공진 주파수 대역을 바로잡는다. 그러므로, 공진 주파수 대역을 조절하기 위해 배치하여야 하는 복잡한 구조의 임피던스 매칭부들과 하나 이상의 임피던스 매칭부 중 하나를 선택할 수 있는 스위치를 배치하지 않을 수도 있기 때문에, 이동통신 단말기의 제조비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
촬상부(130)는 렌즈부(120)를 통과한 영상이 촬상되어 영상 데이터로 변환되고, 촬상된 영상 데이터를 미도시된 변환부에서 변환하여 이동통신 단말기의 메인보드로 전송한다. 촬상부(130)는 렌즈부(120)를 통해 굴절 및 크롭(Crop)된 영상 이 맺힐 수 있도록, 전하결합소자(CCD:charge-coupled device) 또는 상보성 금속 산화막 반도체(CMOS:complementary metal oxide semiconductor)등의 촬상소자를 배치할 수 있다. 이러한 촬상소자는 전하결합소자나 상보성 금속 산화막 반도체로 한정하지는 않으며, 빛으로 구성된 영상을 전기적 영상 데이터로 변환가능한 전자부품이면 어느 것을 사용하여도 무방하다.
안테나(140)는 통신기기에서 전파를 수신받기 위한 것으로, 하우징(110) 및 촬상부(130) 중 적어도 하나에 설치된다. 이러한 안테나(140)는 기지국(200)으로부터 안테나(140)와 동일한 공진 주파수 대역을 갖는 전파가 방출되면, 안테나(140)가 전파를 인식하여 공진하게 되어 전파를 수신하게 된다. 이때, 수신된 전파에 포함된 데이터를 미도시된 이동통신 단말기의 메인보드로 전송하게 된다.
이러한 안테나(140)는 도전성을 갖는 안테나(140) 선을 다양한 형태로 형성하여 배치할 수 있다. 그 형태는, 볼트의 외면에 형성된 나사선과 같이 일 측에서 시작하여 타 측까지 렌즈부(120)의 외면을 감싼 헬리컬 형(helical type)과, 미로와 같이 소정의 길이로 절곡되어 형성된 패치형(patch type)등 다양한 형태일 수 있다. 안테나(140)의 형상은 전술한 형태로 한정하지 않으며, 이동통신 단말기가 수신해야 하는 주파수를 수신가능한 형상이면 어느 형태를 사용하여도 무방하다.
상기와 같이 하우징(110) 또는 촬상부(130)에 안테나(140)가 배치됨에 따라, 미도시된 이동통신 단말기의 메인보드에 안테나(140)를 설치하기 위한 면적을 따로 요구하지 않아, 통신기기의 내부 공간 효율이 좋아지게 하는 효과가 있다.
상기와 같이 구성된 이동통신 단말기용 카메라 모듈(100)에 있어서, 이동통 신 단말기용 카메라 모듈(100)의 동작 과정에 대해 도 2 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
우선, 안테나(140)가 공진하는 과정이다. 안테나(140)가 수신할 수 있는 대역의 주파수를 기지국(200)으로부터 대기중에 방사된 상태이다. 안테나(140)가 미도시된 이동통신 단말기의 메인보드로부터 전기를 공급받아 전파를 수신가능한 활성화 상태가 되면, 안테나(140)가 기지국(200)으로부터 방사된 주파수에 의해 공진하게 된다.
다음으로, 사용자가 이동통신 단말기와 인접하여, 안테나(140)의 공진 주파수를 변하게 하는 과정이다. 기지국(200)으로부터 수신된 데이터가 이동통신 단말기의 미도시된 메인보드에 전송된다. 미도시된 메인보드는 안테나(140)로부터 수신된 데이터를 분석하여, 벨소리나 진동 및 빛을 이용하여 사용자에게 전화가 왔음을 알려준다. 사용자는 전화를 받기 위해 이동통신 단말기를 파지한다. 이때, 사용자의 머리나 손은 전류가 흐르는 도체이므로 안테나(140)에 전기적 영향을 미치게 되어 안테나(140)의 공진 주파수 대역이 변하게 된다. 도 5를 참조하여, 사용자에 의한 안테나(140)의 공진 주파수 대역을 변화를 설명하면 다음과 같다. 도 5 그래프의 세로축은 임피던스(단위 dB)나타내고, 가로축은 주파수(단위 GHz)를 나타낸다. 두 개의 그래프에서 N은 안테나(140)의 공진 주파수가 최적 상태인 경우를 도시한 곡선이고, H는 사용자의 손이 이동통신 단말기에 접촉하는 경우를 도시한 곡선이다. 안테나(140)의 공진 주파수가 최적 상태인 경우를 도시한 곡선(N)에서 공진 주파수를 살펴보면, 안테나(140)가 N1 지점에서 공진하는 것을 알 수 있다. 그래프에서 공진 주파수는 임피던스 값이 최저인 지점의 주파수이다. 그러므로, 임피던스 값이 최저인 지점을 찻아보면 N1 지점의 값은 대략 1.8GHz 이다. 도 4에 도시된 바와 같이 사용자의 손이 이동통신 단말기에 인접하게 되면, 사용자의 손이 이동통신 단말기에 접촉하는 상태를 도시한 곡선(H)처럼 변하게 된다. 사용자의 손이 이동통신 단말기에 접촉하는 경우를 도시한 곡선(H)의 공진 주파수는 H1 이고, H1 은 대략 1.7GHz 이다.
전술한 내용을 일 예를 들어 설명하면 다음과 같다. 통상적인 PCS(personal communication services) 방식 이동통신 단말기의 공진 주파수 대역은 1.8GHz가 되어야 하는데, 사용자가 안테나(140)에 인접하게 되면 안테나(140)의 공진 주파수가 1.8GHz 이하로 변하게 되어, 안테나(140)가 1.8GHz 에서 공진할 수 있도록 공진 주파수를 변경해주어야 한다. 여기서, 공진 주파수의 변화는 PCS방식에만 국한되지는 않으며, 다양한 통신방식도 마찬가지이다.
마지막으로, 안테나(140)의 공진 주파수를 보정하는 과정이다. 미도시된 메인보드는 안테나(140)의 공진 주파수 대역이 변했다는 신호를 구동부로 보낸다. 구동부는 이동통신 단말기가 수신해야하는 공진 주파수 대역이 되도록 렌즈부(120)를 상방 또는 하방으로 이동한다. 그러면, 유전체나 도전체로 이루어진 렌즈부(120)에 의해 안테나(140)의 공진 주파수 대역이 변하게 된다. 안테나(140)의 공진 주파수 대역이 변하는 도중, 수신해야하는 공진 주파수 대역에 도달하면, 미도시된 메인보드는 구동부의 구동을 멈춘다.
한편, 제조사는 렌즈부(120)의 위치에 따른 안테나(140)의 공진 주파수를 미 도시된 소정의 메모리에 저장에 놓았다가, 공진 주파수를 보정하기 위해 미도시된 소정의 메모리로부터 읽어들여서 렌즈부(120)의 위치를 제어하는데 사용할 수도 있다.
이와 같이, 구동부에 의해 렌즈부(120)를 리니어(Linear)하게 이동함으로써, 안테나(140)가 하나 이상의 공진점을 갖게 하여, 다양한 주파수 대역을 수신할 수 있는 효과가 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 이동통신 단말기용 카메라 모듈은 대부분의 이동통신 단말기에 장착되는 카메라 모듈의 구동부를 이용하여 안테나의 공진 주파수 대역을 변경함으로써, 안테나의 공진 주파수 대역을 변경하기 위한 별도의 전자부품을 설치하지 않아도 되기 때문에 제조비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 구동부에 의해 렌즈부를 리니어(Linear)하게 이동함으로써, 안테나가 다수개의 공진점을 갖게 하여, 다양한 주파수 대역을 수신할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 하우징;
    상기 하우징에 길이방향으로 이동가능하게 설치된 렌즈부;
    상기 렌즈부를 통과한 영상을 촬상하여 이동통신 단말기의 메인보드로 전송하는 촬상부;
    상기 하우징 및 촬상부 중 적어도 하나에 설치된 안테나; 및
    동력을 발생시켜 상기 렌즈부를 길이방향으로 이동하여, 상기 안테나의 공진 주파수를 제어하는 구동부;를 구비하며,
    상기 구동부는:
    상기 렌즈부의 외측을 따라 배치되어, 전기가 흐르면 극성을 띄는 코일; 및
    상기 코일에 대응되도록 상기 하우징의 길이방향으로 설치되고, 적어도 그 양단부는 다른 극성을 갖는 영구자석;을 구비하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기용 카메라 모듈.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 렌즈부에는:
    상기 하우징과 결합되게 배치되어, 상기 렌즈부에 외력이 작용하지않는 경우, 상기 렌즈부를 원위치로 복원되게 하는 탄성 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기용 카메라 모듈.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 구동부는 상기 렌즈부를 길이방향으로 이동시켜 피사체의 초점을 맞추도록 제어하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기용 카메라 모듈.
  5. 제 1항, 제3항, 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 렌즈부는 플라스틱보다 유전율이 높은 유전체이거나 도전체로 형성된 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기용 카메라 모듈.
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