KR101748260B1 - 카메라 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이동 단말기에 장착되는 카메라 모듈에 관한 것으로, 물체 측으로부터 순서대로 양(+)의 굴절력을 갖는 제1 렌즈와 음(-)의 굴절력을 갖는 제2 렌즈를 구비하고, 상기 제1 및 제2 렌즈들이 제1 렌즈 경통을 통해 일체로 형성되는 제1 렌즈군; 광학계로 입사되는 빛의 양을 조절하는 가변 조리개; 및 음(-)의 굴절력을 갖는 제3 렌즈, 양(+)의 굴절력을 갖는 제4 렌즈 및 음(-)의 굴절력을 갖는 제5 렌즈를 구비하고, 상기 제3 내지 제5 렌즈들이 제2 렌즈 경통을 통해 일체로 형성되는 제2 렌즈군을 포함한다.

Description

카메라 모듈{CAMERA MODULE}
본 발명은 이동 단말기에 장착되는 카메라 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가변 조리개를 적용한 광학 렌즈 구조를 갖는 카메라 모듈에 관한 것이다.
단말기는 이동 가능 여부에 따라 이동 단말기(mobile/portable terminal) 및 고정 단말기(stationary terminal)로 나뉠 수 있다. 다시 이동 단말기는 사용자의 직접 휴대 가능 여부에 따라 휴대(형) 단말기(handheld terminal) 및 거치형 단말기(vehicle mounted terminal)로 나뉠 수 있다.
이동 단말기의 기능은 다양화 되고 있다. 예를 들면, 데이터와 음성통신, 카메라를 통한 사진촬영 및 비디오 촬영, 음성녹음, 스피커 시스템을 통한 음악파일 재생 그리고 디스플레이부에 이미지나 비디오를 출력하는 기능이 있다. 일부 단말기는 전자게임 플레이 기능이 추가되거나, 멀티미디어 플레이어 기능을 수행한다. 특히 최근의 이동 단말기는 방송과 비디오나 텔레비전 프로그램과 같은 시각적 컨텐츠를 제공하는 멀티캐스트 신호를 수신할 수 있다.
이와 같은 단말기(terminal)는 그 기능이 다양화됨에 따라 예를 들어, 사진이나 동영상의 촬영, 음악이나 동영상 파일의 재생, 게임, 방송의 수신 등의 복합적인 기능들을 갖춘 멀티미디어 기기(Multimedia player) 형태로 구현되고 있다. 이러한 단말기의 기능 지지 및 증대를 위해, 단말기의 구조적인 부분 및/또는 소프트웨어적인 부분을 개량하는 것이 고려될 수 있다.
특히, 이동 단말기를 이용하여 사진을 촬용하는 경우가 많아지고 있으며, 이에 따라 광학 줌 기능, 자동 초점 조절 기능, 손떨림 보정 기능 등 더욱 고성능화되며, 동시에 컴팩트한 구조를 가지는 카메라 모듈을 탑재한 이동 단말기 구조에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다.
또한, 이동 단말기에 탑재된 카메라 모듈에서 가변 조리개를 적용함에 따라, 상기 가변 조리개를 고려한 광학 렌즈 구조를 필요로 하고 있다. 그런데, 종래 이동 단말기에서는, 가변 조리개가 렌즈 경통(barrel)의 맨 앞에 위치하여, 조리개 가변 시, 고정된 렌즈 군에 의해 촬상 이미지의 밝기가 저하되어 영상 품질을 악화시키는 문제점이 있다.
또한, 가변 조리개의 직경을 좁히는 과정에서 영상의 비네팅(Vignetting) 현상을 유발하여 촬상 이미지의 주변부가 검게 가려지는 문제점이 있다. 비네팅은 렌즈의 이미지 서클 지름이 촬상 화면의 대각선 길이보다 짧아서 모서리 부분에 상이 맺히지 않게 되는 현상을 말하는데, 종래의 광학 렌즈 구조에서는 하나의 고정된 렌즈 경통으로 구성되어 있어 이를 보상해주는 렌즈 구조를 갖기 어려운 문제점이 있다. 따라서, 가변 조리개 장착 시, 영상의 해상력 열화 현상을 보상하고, 영상의 비네팅 현상을 효율적으로 제거할 수 있는 새로운 광학 렌즈 구조가 절실히 요구된다.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또 다른 목적은 제1 렌즈군과 제2 렌즈군 사이에 가변 조리개가 배치되는 광학 렌즈 구조를 통해 밝은 영상을 구현할 수 있는 카메라 모듈을 제공함에 있다.
또 다른 목적은 제1 렌즈군, 제2 렌즈군, 가변 조리개 및 AF 구동기가 일체형 구조로 형성되어, 이동 단말기의 소형화 및 조립성 향상을 구현할 수 있는 카메라 모듈을 제공함에 있다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 물체 측으로부터 순서대로 양(+)의 굴절력을 갖는 제1 렌즈와 음(-)의 굴절력을 갖는 제2 렌즈를 구비하고, 상기 제1 및 제2 렌즈들이 제1 렌즈 경통을 통해 일체로 형성되는 제1 렌즈군; 광학계로 입사되는 빛의 양을 조절하는 가변 조리개; 및 음(-)의 굴절력을 갖는 제3 렌즈, 양(+)의 굴절력을 갖는 제4 렌즈 및 음(-)의 굴절력을 갖는 제5 렌즈를 구비하고, 상기 제3 내지 제5 렌즈들이 제2 렌즈 경통을 통해 일체로 형성되는 제2 렌즈군을 포함하는 이동 단말기의 카메라 모듈을 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 물체 측으로부터 순서대로 양(+)의 굴절력을 갖는 제1 렌즈와 음(-)의 굴절력을 갖는 제2 렌즈를 구비하고, 상기 제1 및 제2 렌즈들이 제1 렌즈 경통을 통해 일체로 형성되는 제1 렌즈군; 광학계로 입사되는 빛의 양을 조절하는 가변 조리개; 및 음(-)의 굴절력을 갖는 제3 렌즈, 양(+)의 굴절력을 갖는 제4 렌즈, 양(+)의 굴절력을 갖는 제5 렌즈 및 음(-)의 굴절력을 갖는 제6 렌즈를 구비하고, 상기 제3 내지 제6 렌즈들이 제2 렌즈 경통을 통해 일체로 형성되는 제2 렌즈군을 포함하는 이동 단말기의 카메라 모듈을 제공한다.
본 발명에 따른 이동 단말기 및 그 제어 방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 제1 렌즈군과 제2 렌즈군 사이에 가변 조리개가 배치되는 렌즈 조립체를 카메라 모듈에 장착함으로써, 영상의 비네팅 현상을 제거할 수 있을 뿐만 아니라 고 품질의 밝은 영상을 구현할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 제1 렌즈군, 제2 렌즈군, 가변 조리개 및 AF 구동기가 일체형 구조로 형성되는 카메라 모듈을 이동 단말기에 장착함으로써, 이동 단말기의 소형화 및 조립성 향상을 구현할 수 있는 장점이 있다.
한편 그 외의 다양한 효과는 후술될 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 것이다.
도 1a는 본 발명과 관련된 이동 단말기를 설명하기 위한 블록도;
도 1b 및 도 1c는 본 발명과 관련된 이동 단말기의 일 예를 서로 다른 방향에서 바라본 개념도;
도 2는 본 발명과 관련된 이동 단말기의 카메라 모듈을 설명하기 위해 참조되는 도면;
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 카메라 모듈에 장착되는 AF 모듈의 구성 및 구동 방식을 설명하기 위해 참조되는 도면;
도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 카메라 모듈에 장착되는 OIS 모듈의 구성 및 구동 방식을 설명하기 위해 참조되는 도면;
도 8 및 도 9는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 렌즈 조립체의 구성을 설명하기 위해 참조되는 도면;
도 10은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 렌즈 조립체의 수차 특성을 나타내는 그래프;
도 11 및 도 12는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 렌즈 조립체의 구성을 설명하기 위해 참조되는 도면;
도 13은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 렌즈 조립체의 수차 특성을 나타내는 그래프.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 설명되는 이동 단말기에는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기 (smartwatch), 글래스형 단말기 (smart glass), HMD(head mounted display)) 등이 포함될 수 있다.
그러나, 본 명세서에 기재된 실시 예에 따른 구성은 이동 단말기에만 적용 가능한 경우를 제외하면, 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터, 디지털 사이니지 등과 같은 고정 단말기에도 적용될 수도 있음을 본 기술분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.
도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 도 1a는 본 발명과 관련된 이동 단말기를 설명하기 위한 블록도이고, 도 1b 및 1c는 본 발명과 관련된 이동 단말기의 일 예를 서로 다른 방향에서 바라본 개념도이다.
상기 이동 단말기(100)는 무선 통신부(110), 입력부(120), 감지부(140), 출력부(150), 인터페이스부(160), 메모리(170), 제어부(180) 및 전원 공급부(190) 등을 포함할 수 있다. 도 1a에 도시된 구성요소들은 이동 단말기를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서상에서 설명되는 이동 단말기는 위에서 열거된 구성요소들보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 구성요소들 중 무선 통신부(110)는, 이동 단말기(100)와 무선 통신 시스템 사이, 이동 단말기(100)와 다른 이동 단말기(100) 사이, 또는 이동 단말기(100)와 외부서버 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 또한, 상기 무선 통신부(110)는, 이동 단말기(100)를 하나 이상의 네트워크에 연결하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다.
이러한 무선 통신부(110)는, 방송 수신 모듈(111), 이동통신 모듈(112), 무선 인터넷 모듈(113), 근거리 통신 모듈(114), 위치정보 모듈(115) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
입력부(120)는, 영상 신호 입력을 위한 카메라(121) 또는 영상 입력부, 오디오 신호 입력을 위한 마이크로폰(microphone, 122), 또는 오디오 입력부, 사용자로부터 정보를 입력받기 위한 사용자 입력부(123, 예를 들어, 터치키(touch key), 푸시키(mechanical key) 등)를 포함할 수 있다. 입력부(120)에서 수집한 음성 데이터나 이미지 데이터는 분석되어 사용자의 제어명령으로 처리될 수 있다.
센싱부(140)는 이동 단말기 내 정보, 이동 단말기를 둘러싼 주변 환경 정보 및 사용자 정보 중 적어도 하나를 센싱하기 위한 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센싱부(140)는 근접센서(141, proximity sensor), 조도 센서(142, illumination sensor), 터치 센서(touch sensor), 가속도 센서(acceleration sensor), 자기 센서(magnetic sensor), 중력 센서(G-sensor), 자이로스코프 센서(gyroscope sensor), 모션 센서(motion sensor), RGB 센서, 적외선 센서(IR 센서: infrared sensor), 지문인식 센서(finger scan sensor), 초음파 센서(ultrasonic sensor), 광 센서(optical sensor, 예를 들어, 카메라(121 참조)), 마이크로폰(microphone, 122 참조), 배터리 게이지(battery gauge), 환경 센서(예를 들어, 기압계, 습도계, 온도계, 방사능 감지 센서, 열 감지 센서, 가스 감지 센서 등), 화학 센서(예를 들어, 전자 코, 헬스케어 센서, 생체 인식 센서 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한편, 본 명세서에 개시된 이동 단말기는, 이러한 센서들 중 적어도 둘 이상의 센서에서 센싱되는 정보들을 조합하여 활용할 수 있다.
출력부(150)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 디스플레이부(151), 음향 출력부(152), 햅팁 모듈(153), 광 출력부(154) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 디스플레이부(151)는 터치 센서와 상호 레이어 구조를 이루거나 일체형으로 형성됨으로써, 터치 스크린을 구현할 수 있다. 이러한 터치 스크린은, 이동 단말기(100)와 사용자 사이의 입력 인터페이스를 제공하는 사용자 입력부(123)로써 기능함과 동시에, 이동 단말기(100)와 사용자 사이의 출력 인터페이스를 제공할 수 있다.
인터페이스부(160)는 이동 단말기(100)에 연결되는 다양한 종류의 외부 기기와의 통로 역할을 수행한다. 이러한 인터페이스부(160)는, 유/무선 헤드셋 포트(port), 외부 충전기 포트(port), 유/무선 데이터 포트(port), 메모리 카드(memory card) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트(port), 오디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 비디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 이어폰 포트(port) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이동 단말기(100)에서는, 상기 인터페이스부(160)에 외부 기기가 연결되는 것에 대응하여, 연결된 외부 기기와 관련된 적절할 제어를 수행할 수 있다.
또한, 메모리(170)는 이동 단말기(100)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장한다. 메모리(170)는 이동 단말기(100)에서 구동되는 다수의 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application)), 이동 단말기(100)의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다. 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 무선 통신을 통해 외부 서버로부터 다운로드 될 수 있다. 또한 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 이동 단말기(100)의 기본적인 기능(예를 들어, 전화 착신, 발신 기능, 메시지 수신, 발신 기능)을 위하여 출고 당시부터 이동 단말기(100)상에 존재할 수 있다. 한편, 응용 프로그램은, 메모리(170)에 저장되고, 이동 단말기(100) 상에 설치되어, 제어부(180)에 의하여 상기 이동 단말기의 동작(또는 기능)을 수행하도록 구동될 수 있다.
제어부(180)는 상기 응용 프로그램과 관련된 동작 외에도, 통상적으로 이동 단말기(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 제어부(180)는 위에서 살펴본 구성요소들을 통해 입력 또는 출력되는 신호, 데이터, 정보 등을 처리하거나 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동함으로써, 사용자에게 적절한 정보 또는 기능을 제공 또는 처리할 수 있다.
또한, 제어부(180)는 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동하기 위하여, 도 1a와 함께 살펴본 구성요소들 중 적어도 일부를 제어할 수 있다. 나아가, 제어부(180)는 상기 응용 프로그램의 구동을 위하여, 이동 단말기(100)에 포함된 구성요소들 중 적어도 둘 이상을 서로 조합하여 동작시킬 수 있다.
전원공급부(190)는 제어부(180)의 제어 하에서, 외부의 전원, 내부의 전원을 인가받아 이동 단말기(100)에 포함된 각 구성요소들에 전원을 공급한다. 이러한 전원공급부(190)는 배터리를 포함하며, 상기 배터리는 내장형 배터리 또는 교체가능한 형태의 배터리가 될 수 있다.
상기 각 구성요소들 중 적어도 일부는, 이하에서 설명되는 다양한 실시 예들에 따른 이동 단말기의 동작, 제어, 또는 제어방법을 구현하기 위하여 서로 협력하여 동작할 수 있다. 또한, 상기 이동 단말기의 동작, 제어, 또는 제어방법은 상기 메모리(170)에 저장된 적어도 하나의 응용 프로그램의 구동에 의하여 이동 단말기 상에서 구현될 수 있다.
도 1 b 및 1c를 참조하면, 개시된 이동 단말기(100)는 바 형태의 단말기 바디를 구비하고 있다. 다만, 본 발명은 여기에 한정되지 않고 와치 타입, 클립 타입, 글래스 타입 또는 2 이상의 바디들이 상대 이동 가능하게 결합되는 폴더 타입, 플립 타입, 슬라이드 타입, 스윙 타입, 스위블 타입 등 다양한 구조에 적용될 수 있다. 이동 단말기의 특정 유형에 관련될 것이나, 이동 단말기의 특정유형에 관한 설명은 다른 타입의 이동 단말기에 일반적으로 적용될 수 있다.
여기에서, 단말기 바디는 이동 단말기(100)를 적어도 하나의 집합체로 보아 이를 지칭하는 개념으로 이해될 수 있다.
이동 단말기(100)는 외관을 이루는 케이스(예를 들면, 프레임, 하우징, 커버 등)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 이동 단말기(100)는 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102)를 포함할 수 있다. 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102)의 결합에 의해 형성되는 내부공간에는 각종 전자부품들이 배치된다. 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102) 사이에는 적어도 하나의 미들 케이스가 추가로 배치될 수 있다.
단말기 바디의 전면에는 디스플레이부(151)가 배치되어 정보를 출력할 수 있다. 도시된 바와 같이, 디스플레이부(151)의 윈도우(151a)는 프론트 케이스(101)에 장착되어 프론트 케이스(101)와 함께 단말기 바디의 전면을 형성할 수 있다.
경우에 따라서, 리어 케이스(102)에도 전자부품이 장착될 수 있다. 리어 케이스(102)에 장착 가능한 전자부품은 착탈 가능한 배터리, 식별 모듈, 메모리 카드 등이 있다. 이 경우, 리어 케이스(102)에는 장착된 전자부품을 덮기 위한 후면커버(103)가 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 따라서, 후면 커버(103)가 리어 케이스(102)로부터 분리되면, 리어 케이스(102)에 장착된 전자부품은 외부로 노출된다.
도시된 바와 같이, 후면커버(103)가 리어 케이스(102)에 결합되면, 리어 케이스(102)의 측면 일부가 노출될 수 있다. 경우에 따라서, 상기 결합시 리어 케이스(102)는 후면커버(103)에 의해 완전히 가려질 수도 있다. 한편, 후면커버(103)에는 카메라(121b)나 음향 출력부(152b)를 외부로 노출시키기 위한 개구부가 구비될 수 있다.
이러한 케이스들(101, 102, 103)은 합성수지를 사출하여 형성되거나 금속, 예를 들어 스테인레스 스틸(STS), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti) 등으로 형성될 수도 있다.
이동 단말기(100)는, 복수의 케이스가 각종 전자부품들을 수용하는 내부 공간을 마련하는 위의 예와 달리, 하나의 케이스가 상기 내부 공간을 마련하도록 구성될 수도 있다. 이 경우, 합성수지 또는 금속이 측면에서 후면으로 이어지는 유니 바디의 이동 단말기(100)가 구현될 수 있다.
한편, 이동 단말기(100)는 단말기 바디 내부로 물이 스며들지 않도록 하는 방수부(미도시)를 구비할 수 있다. 예를 들어, 방수부는 윈도우(151a)와 프론트 케이스(101) 사이, 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102) 사이 또는 리어 케이스(102)와 후면 커버(103) 사이에 구비되어, 이들의 결합 시 내부 공간을 밀폐하는 방수부재를 포함할 수 있다.
이동 단말기(100)에는 디스플레이부(151), 제1 및 제2 음향 출력부(152a, 152b), 근접 센서(141), 조도 센서(142), 광 출력부(154), 제1 및 제2 카메라(121a, 121b), 제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b), 마이크로폰(122), 인터페이스부(160) 등이 구비될 수 있다.
이하에서는, 도 1b 및 도 1c에 도시된 바와 같이, 단말기 바디의 전면에 디스플레이부(151), 제1 음향 출력부(152a), 근접 센서(141), 조도 센서(142), 광 출력부(154), 제1 카메라(121a) 및 제1 조작유닛(123a)이 배치되고, 단말기 바디의 측면에 제2 조작유닛(123b), 마이크로폰(122) 및 인터페이스부(160)이 배치되며, 단말기 바디의 후면에 제2 음향 출력부(152b) 및 제2 카메라(121b)가 배치된 이동 단말기(100)를 일 예로 들어 설명한다.
다만, 이들 구성은 이러한 배치에 한정되는 것은 아니다. 이들 구성은 필요에 따라 제외 또는 대체되거나, 다른 면에 배치될 수 있다. 예를 들어, 단말기 바디의 전면에는 제1 조작유닛(123a)이 구비되지 않을 수 있으며, 제2 음향 출력부(152b)는 단말기 바디의 후면이 아닌 단말기 바디의 측면에 구비될 수 있다.
디스플레이부(151)는 이동 단말기(100)에서 처리되는 정보를 표시(출력)한다. 예를 들어, 디스플레이부(151)는 이동 단말기(100)에서 구동되는 응용 프로그램의 실행화면 정보, 또는 이러한 실행화면 정보에 따른 UI(User Interface), GUI(Graphic User Interface) 정보를 표시할 수 있다.
디스플레이부(151)는 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉서블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display), 전자잉크 디스플레이(e-ink display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 디스플레이부(151)는 이동 단말기(100)의 구현 형태에 따라 2개 이상 존재할 수 있다. 이 경우, 이동 단말기(100)에는 복수의 디스플레이부들이 하나의 면에 이격되거나 일체로 배치될 수 있고, 또한 서로 다른 면에 각각 배치될 수도 있다.
디스플레이부(151)는 터치 방식에 의하여 제어 명령을 입력받을 수 있도록, 디스플레이부(151)에 대한 터치를 감지하는 터치센서를 포함할 수 있다. 이를 이용하여, 디스플레이부(151)에 대하여 터치가 이루어지면, 터치센서는 상기 터치를 감지하고, 제어부(180)는 이에 근거하여 상기 터치에 대응하는 제어명령을 발생시키도록 이루어질 수 있다. 터치 방식에 의하여 입력되는 내용은 문자 또는 숫자이거나, 각종 모드에서의 지시 또는 지정 가능한 메뉴항목 등일 수 있다.
한편, 터치센서는, 터치패턴을 구비하는 필름 형태로 구성되어 윈도우(151a)와 윈도우(151a)의 배면 상의 디스플레이(미도시) 사이에 배치되거나, 윈도우(151a)의 배면에 직접 패터닝되는 메탈 와이어가 될 수도 있다. 또는, 터치센서는 디스플레이와 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 터치센서는, 디스플레이의 기판 상에 배치되거나, 디스플레이의 내부에 구비될 수 있다.
이처럼, 디스플레이부(151)는 터치센서와 함께 터치 스크린을 형성할 수 있으며, 이 경우에 터치 스크린은 사용자 입력부(123, 도 1a 참조)로 기능할 수 있다. 경우에 따라, 터치 스크린은 제1조작유닛(123a)의 적어도 일부 기능을 대체할 수 있다.
제1 음향 출력부(152a)는 통화음을 사용자의 귀에 전달시키는 리시버(receiver)로 구현될 수 있으며, 제2 음향 출력부(152b)는 각종 알람음이나 멀티미디어의 재생음을 출력하는 라우드 스피커(loud speaker)의 형태로 구현될 수 있다.
디스플레이부(151)의 윈도우(151a)에는 제1 음향 출력부(152a)로부터 발생되는 사운드의 방출을 위한 음향 홀이 형성될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 사운드는 구조물 간의 조립틈(예를 들어, 윈도우(151a)와 프론트 케이스(101) 간의 틈)을 따라 방출되도록 구성될 수 있다. 이 경우, 외관상 음향 출력을 위하여 독립적으로 형성되는 홀이 보이지 않거나 숨겨져 이동 단말기(100)의 외관이 보다 단순해질 수 있다.
광 출력부(154)는 이벤트의 발생시 이를 알리기 위한 빛을 출력하도록 이루어진다. 상기 이벤트의 예로는 메시지 수신, 호 신호 수신, 부재중 전화, 알람, 일정 알림, 이메일 수신, 애플리케이션을 통한 정보 수신 등을 들 수 있다. 제어부(180)는 사용자의 이벤트 확인이 감지되면, 빛의 출력이 종료되도록 광 출력부(154)를 제어할 수 있다.
제1 카메라(121a)는 촬영 모드 또는 화상통화 모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지영상 또는 동영상의 화상 프레임을 처리한다. 처리된 화상 프레임은 디스플레이부(151)에 표시될 수 있으며, 메모리(170)에 저장될 수 있다.
또한, 제1 카메라(121a)는 적어도 하나의 라인을 따라 배열되는 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 복수의 렌즈는 행렬(matrix) 형식으로 배열될 수도 있다. 이러한 카메라는, '어레이(array) 카메라'로 명명될 수 있다. 제1 카메라(121a)가 어레이 카메라로 구성되는 경우, 복수의 렌즈를 이용하여 다양한 방식으로 영상을 촬영할 수 있으며, 보다 나은 품질의 영상을 획득할 수 있다.
제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)은 이동 단말기(100)의 동작을 제어하기 위한 명령을 입력받기 위해 조작되는 사용자 입력부(123)의 일 예로서, 조작부(manipulating portion)로도 통칭될 수 있다. 제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)은 터치, 푸시, 스크롤 등 사용자가 촉각적인 느낌을 받으면서 조작하게 되는 방식(tactile manner)이라면 어떤 방식이든 채용될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)은 근접 터치(proximity touch), 호버링(hovering) 터치 등을 통해서 사용자의 촉각적인 느낌이 없이 조작하게 되는 방식으로도 채용될 수 있다.
본 도면에서는 제1 조작유닛(123a)이 터치 키(touch key)인 것으로 예시하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 조작유닛(123a)은 푸시키(mechanical key)가 되거나, 터치키와 푸시키의 조합으로 구성될 수 있다.
제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)에 의하여 입력되는 내용은 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 조작유닛(123a)은 메뉴, 홈키, 취소, 검색 등의 명령을 입력 받고, 제2 조작유닛(123b)은 제1 또는 제2 음향 출력부(152a, 152b)에서 출력되는 음향의 크기 조절, 디스플레이부(151)의 터치 인식 모드로의 전환 등의 명령을 입력 받을 수 있다.
한편, 단말기 바디의 후면에는 사용자 입력부(123)의 다른 일 예로서, 후면 입력부(미도시)가 구비될 수 있다. 이러한 후면 입력부는 이동 단말기(100)의 동작을 제어하기 위한 명령을 입력 받기 위해 조작되는 것으로서, 입력되는 내용은 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 전원의 온/오프, 시작, 종료, 스크롤 등과 같은 명령, 제1 및 제2 음향 출력부(152a, 152b)에서 출력되는 음향의 크기 조절, 디스플레이부(151)의 터치 인식 모드로의 전환 등과 같은 명령을 입력 받을 수 있다. 후면 입력부는 터치입력, 푸시입력 또는 이들의 조합에 의한 입력이 가능한 형태로 구현될 수 있다.
후면 입력부는 단말기 바디의 두께방향으로 전면의 디스플레이부(151)와 중첩되게 배치될 수 있다. 일 예로, 사용자가 단말기 바디를 한 손으로 쥐었을 때 검지를 이용하여 용이하게 조작 가능하도록, 후면 입력부는 단말기 바디의 후면 상단부에 배치될 수 있다. 다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 후면 입력부의 위치는 변경될 수 있다.
이처럼 단말기 바디의 후면에 후면 입력부가 구비되는 경우, 이를 이용한 새로운 형태의 유저 인터페이스가 구현될 수 있다. 또한, 앞서 설명한 터치 스크린 또는 후면 입력부가 단말기 바디의 전면에 구비되는 제1 조작유닛(123a)의 적어도 일부 기능을 대체하여, 단말기 바디의 전면에 제1 조작유닛(123a)이 미배치되는 경우, 디스플레이부(151)가 보다 대화면(大畵面)으로 구성될 수 있다.
한편, 이동 단말기(100)에는 사용자의 지문을 인식하는 지문인식센서가 구비될 수 있으며, 제어부(180)는 지문인식센서를 통하여 감지되는 지문정보를 인증수단으로 이용할 수 있다. 상기 지문인식센서는 디스플레이부(151) 또는 사용자 입력부(123)에 내장될 수 있다.
마이크로폰(122)은 사용자의 음성, 기타 소리 등을 입력 받도록 이루어진다. 마이크로폰(122)은 복수의 개소에 구비되어 스테레오 음향을 입력 받도록 구성될 수 있다.
인터페이스부(160)는 이동 단말기(100)를 외부기기와 연결시킬 수 있는 통로가 된다. 예를 들어, 인터페이스부(160)는 다른 장치(예를 들어, 이어폰, 외장 스피커)와의 연결을 위한 접속단자, 근거리 통신을 위한 포트[예를 들어, 적외선 포트(IrDA Port), 블루투스 포트(Bluetooth Port), 무선 랜 포트(Wireless LAN Port) 등], 또는 이동 단말기(100)에 전원을 공급하기 위한 전원공급단자 중 적어도 하나일 수 있다. 이러한 인터페이스부(160)는 SIM(Subscriber Identification Module) 또는 UIM(User Identity Module), 정보 저장을 위한 메모리 카드 등의 외장형 카드를 수용하는 소켓의 형태로 구현될 수도 있다.
단말기 바디의 후면에는 제2카메라(121b)가 배치될 수 있다. 이 경우, 제2카메라(121b)는 제1카메라(121a)와 실질적으로 반대되는 촬영 방향을 가지게 된다.
제2카메라(121b)는 적어도 하나의 라인을 따라 배열되는 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 복수의 렌즈는 행렬(matrix) 형식으로 배열될 수도 있다. 이러한 카메라는, '어레이(array) 카메라'로 명명될 수 있다. 제2카메라(121b)가 어레이 카메라로 구성되는 경우, 복수의 렌즈를 이용하여 다양한 방식으로 영상을 촬영할 수 있으며, 보다 나은 품질의 영상을 획득할 수 있다.
플래시(124)는 제2카메라(121b)에 인접하게 배치될 수 있다. 플래시(124)는 제2카메라(121b)로 피사체를 촬영하는 경우에 피사체를 향하여 빛을 비추게 된다.
단말기 바디에는 제2 음향 출력부(152b)가 추가로 배치될 수 있다. 제2 음향 출력부(152b)는 제1 음향 출력부(152a)와 함께 스테레오 기능을 구현할 수 있으며, 통화시 스피커폰 모드의 구현을 위하여 사용될 수도 있다.
단말기 바디에는 무선 통신을 위한 적어도 하나의 안테나가 구비될 수 있다. 안테나는 단말기 바디에 내장되거나, 케이스에 형성될 수 있다. 예를 들어, 방송 수신 모듈(111, 도 1a 참조)의 일부를 이루는 안테나는 단말기 바디에서 인출 가능하게 구성될 수 있다. 또는, 안테나는 필름 타입으로 형성되어 후면 커버(103)의 내측면에 부착될 수도 있고, 도전성 재질을 포함하는 케이스가 안테나로서 기능하도록 구성될 수도 있다.
단말기 바디에는 이동 단말기(100)에 전원을 공급하기 위한 전원 공급부(190, 도 1a 참조)가 구비된다. 전원 공급부(190)는 단말기 바디에 내장되거나, 단말기 바디의 외부에서 착탈 가능하게 구성되는 배터리(191)를 포함할 수 있다.
배터리(191)는 인터페이스부(160)에 연결되는 전원 케이블을 통하여 전원을 공급받도록 구성될 수 있다. 또한, 배터리(191)는 무선충전기기를 통하여 무선충전 가능하도록 구성될 수도 있다. 상기 무선충전은 자기유도방식 또는 공진방식(자기공명방식)에 의하여 구현될 수 있다.
한편, 본 도면에서는 후면 커버(103)가 배터리(191)를 덮도록 리어 케이스(102)에 결합되어 배터리(191)의 이탈을 제한하고, 배터리(191)를 외부 충격과 이물질로부터 보호하도록 구성된 것을 예시하고 있다. 배터리(191)가 단말기 바디에 착탈 가능하게 구성되는 경우, 후면 커버(103)는 리어 케이스(102)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.
이동 단말기(100)에는 외관을 보호하거나, 이동 단말기(100)의 기능을 보조 또는 확장시키는 액세서리가 추가될 수 있다. 이러한 액세서리의 일 예로, 이동 단말기(100)의 적어도 일면을 덮거나 수용하는 커버 또는 파우치를 들 수 있다. 커버 또는 파우치는 디스플레이부(151)와 연동되어 이동 단말기(100)의 기능을 확장시키도록 구성될 수 있다. 액세서리의 다른 일 예로, 터치 스크린에 대한 터치입력을 보조 또는 확장하기 위한 터치 펜을 들 수 있다.
이상에서는 도 1a 내지 도 1c를 참조하여, 본 발명에 따른 이동 단말기(100)의 구성에 대하여 살펴 보았다. 이하에서는, 본 발명에 따른 이동 단말기에 사용되는 카메라 모듈과, 상기 카메라 모듈에 장착되는 렌즈 조립체의 구성에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명과 관련된 이동 단말기의 카메라 모듈을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈(200)은 하우징(210), AF 모듈(220), 센서 모듈(230), OIS 구동기(240) 및 인쇄회로기판(260)을 포함한다. 상기 AF 모듈(220)은 제1 렌즈군(221), 제2 렌즈군(미도시), 조리개(225) 및 AF 구동기(227)를 포함하며, 상기 구성들이 일체로 결합되는 일체형 구조를 갖는다. 이에 대한 자세한 설명은 아래 도 3을 참조하여 후술하도록 한다.
하우징(210)은 적어도 일부가 외부로 노출되도록 단말기 본체 내부에 장착된다. 그리고, 상기 하우징(210)은 복수의 면을 가진 다면체 형상으로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 육면체 형상으로 이루어질 수 있다.
하우징(210)의 제1 면(211)은 이동 단말기(100)의 외부 쪽을 향하는 면으로서, 제1 영역(211a)과 제2 영역(211b)을 포함한다. 제1 영역(211a)은 제1 렌즈군(221)이 빛을 받아들일 수 있는 영역에 대응되어 형성된다. 상기 제1 영역(211a)은 제1 렌즈군(221)의 렌즈들 중 제1 면(211)에 가장 인접한 렌즈의 지름과 같거나 약간 더 크게 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1 영역(211a)은 빛이 투과해야 하므로 투명하게 형성되는 것이 바람직하다.
제2 영역(211b)은 제1 영역(211a)을 감싸며 제1 면(211)의 나머지 부분을 차지한다. 상기 제2 영역(211b)은 빛이 잘 투과되지 못하도록 불투명하게 형성될 수 있다. 이는 제2 영역(211b)을 통해 빛이 투과하여 제1 렌즈군(221)으로 들어오는 빛에 대하여 간섭 현상을 일으킬 수 있기 때문이다.
하우징(210)의 제2 면(미도시)은 제1 면(211)과 대향되게 배치된다. 즉, 단말기 외부를 향하는 것이 아니라, 단말기 내부를 향하는 면이 제2 면이 된다. 상기 제2 면은 단말기 내부에 구비된 인쇄회로기판(250)과 결합되어 단말기 내부에 고정될 수 있다. 또한, 하우징(210)은 이동 단말기 내부에 배치되는 인쇄회로기판(250)에 장착되기 위하여, 장착 보드(미도시) 및 장착 부재(미도시) 등을 더 포함할 수 있다.
AF 모듈(220)은 하우징(210)의 제1 면(211a)에 인접하여 배치된다. 상기 AP 모듈(220)은 제1 렌즈군(221)의 적어도 일부가 외부로 노출되도록 하우징(210) 내부에 장착된다.
AF 모듈(220)은 AF 구동기(227)를 이용하여 내부에 탑재된 IRIS 모듈(226)을 Z축 방향으로 이동하면서 자동 초점(Auto Focus) 기능을 수행한다. 여기서, IRIS 모듈(226)은 제1 렌즈군(221), 제2 렌즈군(미도시) 및 조리개(225)를 포함하며, 상기 구성들이 일체로 결합되는 일체형 구조를 갖는다.
AF 구동기(227)는 구동력을 발생시키는 관점에서 크게 VCM(voice coil motor) 방식, PZT(piezoelectric) 방식, 회전모터방식을 사용하는데, 본 발명에 따른 카메라 모듈(200)에서는 PZT 방식을 사용하는 것이 바람직하다. 여기서, PZT 방식은 압전소자를 이용하여 전압을 가하면 압전소자의 변형을 통해 구동 소자가 이동하게 되는 방식이다.
센서 모듈(230)은 적외선 필터(231) 및 이미지 센서(233)를 포함하고, AF 모듈(220)의 하부면과 결합된다. 적외선 필터(231)는 IRIS 모듈(226)과 이미지 센서(233) 사이에 배치되어, 외부 빛으로부터 방출되는 복사열이 이미지 센서(233)에 전달되지 않도록 차단하는 기능을 수행한다.
이미지 센서(233)는 제1 렌즈군(221), 조리개(225), 제2 렌즈군(미도시) 및 적외선 필터(231)를 통과하여 입사되는 광신호를 전기신호로 전환한다. 이때, 이미지 센서(233)로는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)가 사용될 수 있다.
OIS(Optical Image Stabilization) 구동기(240)는 단말기 내부에 배치되는 인쇄회로기판(250)과 결합된다. 그리고, OIS 구동기(240)는 AF 모듈(220)과 센서 모듈(230)이 결합된 모듈 조립체를 탑재한다. OIS 구동기(240)는 자기장(magnetic field)을 이용하여 모듈 조립체를 X축 및/또는 Y축 방향으로 이동시키면서 손떨림 보정 기능을 수행한다.
사용자가 이동 단말기를 손에 쥐고 촬영하는 경우, 상기 이동 단말기가 흔들릴 수 있다. 이때, OIS 구동부(240)는 촬영 중 단말기의 흔들림에 대응되어 영상이 자동 보정되도록 상기 모듈 조립체를 진동할 수 있다. 상기 진동은 이동 단말기가 흔들리는 방향의 반대 방향으로 발생할 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 카메라 모듈에 장착되는 AF 모듈의 구성 및 구동 방식을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도 3을 참조하면, 제1 렌즈군(221)은 복수의 렌즈를 구비하고, 제1 렌즈 경통(barrel)을 통해 일체로 형성된다. 상기 복수의 렌즈는 피사체로부터 들어오는 빛의 포커스를 맞추도록 이루어진다.
제2 렌즈군(223)은 복수의 렌즈를 구비하고, 제2 렌즈 경통(barrel)을 통해 일체로 형성된다. 상기 복수의 렌즈는 제1 렌즈군(221) 및 조리개(225)를 통과한 빛을 보상하도록 이루어진다.
조리개(225)는 제1 렌즈군(221)과 제2 렌즈군(223) 사이에 배치되어, 광학계로 입사되는 빛의 양을 조절한다. 상기 조리개(225)의 제1 면(225a)에는 제1 개구가 마련되어, 제1 렌즈군(221)이 제1 개구로 삽입되도록 구성된다. 상기 제1 개구는 제1 렌즈군(221)의 직경과 같거나 조금 더 크게 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1 개구는 제1 렌즈 경통과 단단히 결합하기 위한 형상을 구비할 수 있다.
상기 조리개(225)의 제2 면(225b)에는 제2 개구가 마련되어, 제2 렌즈군(223)이 제2 개구로 삽입되도록 구성된다. 상기 제2 개구는 제2 렌즈군(223)의 직경과 같거나 조금 더 크게 형성될 수 있다. 또한, 상기 제2 개구는 제2 렌즈 경통과 단단히 결합하기 위한 형상을 구비할 수 있다.
이와 같이, 제1 렌즈군(221) 및 제2 렌즈군(223)이 조리개(225)의 내부로 삽입되어 일체형 구조를 갖는 IRIS 모듈(226)을 형성한다.
AF 구동기(227)는 프레임(227a) 및 이동 소자(227b)를 포함한다.
프레임(227a)은 IRIS 모듈(226)을 수용하도록 사각형 또는 기타 다양한 모양으로 형성될 수 있다. 이동 소자(227b)는 IRIS 모듈(226)의 하부면(225b)과 만나는 프레임(227a) 상에 배치될 수 있다. 또한, IRIS 모듈(226)과 이동 소자(227b) 사이에 별도의 이동 부재(미도시)가 추가로 배치될 수 있다.
이러한 AF 구동기(227)의 프레임(227a) 내에 IRIS 모듈(226)이 삽입되어 AF 모듈(220)을 형성한다. 즉, AF 모듈(220)은 제1 렌즈군(221), 제2 렌즈군(223), 조리개(225) 및 AF 구동기(227)들이 일체로 결합되는 일체형 구조를 갖는다. 한편, 본 실시 예에서는, AF 모듈의 조리개(225)가 제1 렌즈군(221)과 제2 렌즈군(223) 사이에 배치되어 일체로 형성되는 것을 예시하고 있으나 이를 제한하지는 않으며, 제1 렌즈군(221) 바로 앞에 배치되어 일체로 형성될 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.
이러한 일체형 구조를 갖는 AF 모듈(220)을 단말기 내부에 탑재하여 카메라 모듈(200)의 크기를 소형화할 뿐만 아니라, 카메라 모듈(200)의 조립성을 향상시킬 수 있다.
도 4를 참조하면, AF 모듈(220)은 AF 구동기(227)를 이용하여 IRIS 모듈(226)을 Z축 방향으로 이동하면서 자동 초점 기능을 수행한다. 즉, 제1 렌즈군(221), 조리개(225) 및 제2 렌즈군(223)이 Z축 방향으로 동시에 이동하면서 AF 기능을 수행하는 구조이다.
좀 더 구체적으로 설명하면, AF 구동기(227)의 이동 소자(227b)는, AF 동작 시, AF 구동기(227)로 인가되는 전압에 따라 자신의 두께를 변화하여 IRIS 모듈(226)을 Z축 방향으로 이동할 수 있다. 한편, 다른 실시 예로, 이동 소자(227b)는 AF 구동기(227)로 인가되는 전압에 따라 자신의 두께를 변화하여 이동 부재를 움직이고, 상기 이동 부재의 움직임을 통해 IRIS 모듈(226)을 Z축 방향으로 이동할 수도 있다.
도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 카메라 모듈에 장착되는 OIS 모듈의 구성 및 구동 방식을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도 5를 참조하면, OIS 구동기(240)는 프레임(241) 및 자성 소자(미도시)를 포함한다.
프레임(241)은 AF 모듈(220)과 센서 모듈(230)이 결합된 모듈 조립체(260)를 수용하도록 사각형 또는 기타 다양한 모양으로 형성될 수 있다. 또한, 프레임(241)은 단말기 내부에 배치되는 인쇄회로기판(미도시)과 결합된다.
자성 소자는 모듈 조립체(260)와 만나는 프레임(227a) 상에 배치될 수 있다. 또한, 모듈 조립체(260)와 자성 소자 사이에 별도의 이동 부재(미도시)가 추가로 배치될 수 있다.
이러한 OIS 구동기(240)의 프레임(241) 내에 모듈 조립체(260)가 탑재되어 OIS 모듈(270)을 형성한다.
도 6을 참조하면, OIS 모듈(270)은 OIS 구동기(240)를 이용하여 모듈 조립체(260)를 X축 및/또는 Y축 방향으로 동시에 이동하면서 손떨림 보정 기능을 수행한다. 즉, 렌즈 조립체와 이미지 센서가 동시에 이동하면서 손떨림 보정 기능을 수행하는 구조이다.
이동 단말기의 내부에 배치되는 단말기의 흔들림을 감지하는 센서(미도시)에 의해 이동 단말기의 흔들림이 감지되고, 상기 센서로부터 정보를 전달 받아 상기 OIS 구동기(240)에 전류가 인가되어, 상기 이동 단말기의 흔들림이 보상되도록 한다.
자성 소자는 OIS 구동기(240)로 인가되는 전류의 방향 및 세기에 따라 자기장(magnetic field)을 변화하여 모듈 조립체(260)을 X축 및/또는 Y축 방향으로 이동할 수 있다. 한편, 다른 실시 예로, 자성 소자는 OIS 구동기(240)로 인가되는 전류의 방향 및 세기에 따라 자기장을 변화하여 이동 부재를 움직이고, 상기 이동 부재의 움직임을 통해 모듈 조립체(260)을 X축 및/또는 Y축 방향으로 이동할 수도 있다.
종래의 카메라 모듈은 렌즈 조립체만이 이동되는 렌즈 쉬프트 방식(lens shift method)을 이용하여 손떨림 보정 기능을 수행하는 반면, 본 발명에 따른 카메라 모듈은 렌즈 조립체 및 이미지 센서가 동시에 이동되는 모듈 틸트 방식(module tilt method)을 이용하여 손떨림 보정 기능을 수행한다.
도 7은 렌즈 쉬프트 방식을 이용한 손떨림 보정과 모듈 틸트 방식을 이용한 손떨림 보정의 효과를 서로 비교하는 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 사용자의 손떨림에 의한 광 경로가 변경되는 경우, 렌즈 조립체만을 이동하는 것보다 렌즈 조립체 및 이미지 센서를 동시에 이동하는 경우에 이미지 센서에 맺히는 영상의 떨림 현상을 좀 더 효과적으로 감소시킬 수 있음을 확인할 수 있다.
이상, 상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 이동 단말기는 제1 렌즈군, 제2 렌즈군, 조리개 및 AF 구동기가 일체형 구조로 형성되는 카메라 모듈을 단말기 바디의 후면에 장착함으로써, 카메라 모듈의 소형화 및 조립성 향상을 구현할 수 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 렌즈 조립체의 구성을 설명하기 위해 참조되는 도면이다. 도 8 및 도 9의 구성에서, 렌즈의 두께, 크기, 형상은 설명을 위해 다소 과장되게 도시었으며, 구면 또는 비구면 형상은 일 실시 예로 제시되었을 뿐 이 형상에 한정되지 않는다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 렌즈 조립체(300)는 물체 측으로부터 순서대로 제1 렌즈군(310), 가변 조리개(330) 및 제2 렌즈군(320)이 배치되는 구성을 갖는다.
렌즈 조립체(300)는 복수의 렌즈가 광축에 따라 일렬로 배열되어 구성되며, 피사체의 일 지점에서부터 많은 양의 빛을 끌어들여 한 지점으로 모일 수 있도록 빛을 굴절시키는 장치이다. 이때, 일 지점에서부터 일직선으로 달려온 빛들이 렌즈를 통과하면서 한 곳으로 모이게 되고, 그 빛들이 모여 하나의 상을 맺게 되는데, 이때 상이 맺히는 이미지 센서(233)와 렌즈 사이의 거리를 초점거리(focal length)라 한다.
피사체의 영상 정보에 해당하는 광은 렌즈 조립체(300)의 제1 렌즈군(310), 가변 조리개(330) 및 제2 렌즈군(320)과 적외선 필터(231)를 통과하여 이미지 센서(233)에 입사된다.
이하 각 렌즈의 구성을 설명함에 있어, "물체측면(Object Side)"이라 함은 광축(Zo)을 기준으로 하여 물체 측을 향하는 렌즈의 면을 지칭하고, "상측면(Image Side)"이라 함은 광축(Zo)을 기준으로 촬상면을 향하는 렌즈의 면을 지칭한다.
제1 렌즈군(310)은 제1 렌즈(311)와 제2 렌즈(313)를 포함하고, 제1 렌즈 경통(barrel)을 통해 일체로 형성된다. 제1 렌즈(311)는 양(+)의 굴절력(또는 굴절능, refractive power)을 가지며, 물체측면(S1)이 볼록하게 형성된다. 제2 렌즈(313)는 음(-)의 굴절력을 가지며, 상측면(S4)이 오목하게 형성된다.
여기서, 렌즈가 양의 굴절력을 갖는다는 것은 일반적으로 렌즈로 들어온 빛의 발산 각도가 렌즈를 통과하면서 축소됨을 의미하며, 렌즈가 음의 굴절력을 갖는다는 것은 일반적으로 렌즈로 들어온 빛의 발산 각도가 렌즈를 통과하면서 확대됨을 의미한다.
제2 렌즈군(320)은 제3 렌즈(321) 내지 제5 렌즈(325)를 포함하고, 제2 렌즈 경통(barrel)을 통해 일체로 형성된다. 제3 렌즈(321)는 음(-)의 굴절력을 가지며, 물체측면(S5)이 오목하게 형성된다. 제4 렌즈(323)는 양(+)의 굴절력을 가지며, 상측면(S8)이 볼록하게 형성된다. 제5 렌즈(325)는 음(-)의 굴절력을 가진다.
제1 내지 제5 렌즈(311, 313, 321, 323, 325)는 소정의 굴절률을 가진 플라스틱 재질 또는 글래스 재질로 형성될 수 있다. 특히, 렌즈 조립체(300)를 구성하는 모든 렌즈들이 플라스틱 재질로 제작되면, 렌즈 조립체(300)의 제조 비용을 경감시킬 뿐만 아니라, 대량 생산이 가능하다.
또한, 제1 내지 제5 렌즈(311, 313, 321, 323, 325)는 적어도 어느 한 면 또는 양 측면에 비구면인 렌즈를 사용함으로써, 렌즈의 해상력을 향상시키고 수차 특성이 우수한 장점을 취할 수 있다.
가변 조리개(330)는 제1 렌즈군(310)과 제2 렌즈군(320) 사이에 배치되어, 광학계로 입사되는 빛의 양을 조절한다. 즉, 가변 조리개(330)는 외부의 빛을 인식하는 센서(미도시)에 의해 광량을 측정하며, 이에 따라 제1 렌즈군(310)을 통과하는 빛의 양이 조절되도록 조리개의 직경을 조절한다.
이러한 가변 조리개(330)의 장착 공간을 마련하기 위해, 제2 렌즈(313)와 제3 렌즈(321) 사이는 0.4㎜ ~ 1.0㎜로 이격되어 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 가변 조리개(330)의 장착 공간은, 아래 조건식 1을 만족하도록 구성할 수 있다.
[조건식 1]
0.06 < ｜Kd/Kf｜ < 0.16
여기서, Kd는 제2 렌즈와 제3 렌즈 사이의 거리이고, Kf는 제2 렌즈의 초점 거리임.
가변 조리개(330)는, 고정 조리개와 달리, 주변 상황에 따라 개구의 직경을 변경하여 카메라 렌즈의 밝기(즉, F-number)를 조절한다. 여기서, F-number는 렌즈의 밝기를 나타내는 수치로서, 광학계의 초점 거리를 f로, 조리개 직경을 D로 했을 때 F=f/D로 표시된다. 통상, F-number가 작아질수록 조리개가 열려 광학계를 통해 더 많은 양의 빛을 받아들이며, F-number가 커질수록 조리개가 닫혀 광학계를 통해 더 적은 양의 빛을 받아들인다.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 렌즈 조립체(300)는, 제1 렌즈군(310)과 제2 렌즈군(320) 사이에 배치되는 가변 조리개(330)의 직경 변화에 따라 1.8 내지 2.8의 F-number를 갖는 가변용 광학 렌즈 구조이다. 가령, 도 8에 도시된 바와 같이, 가변 조리개(330)의 직경이 넓어진 경우, 본 발명에 따른 렌즈 조립체(300)는 광학계를 통해 좀 더 많은 양의 빛을 받아들여 F-number가 낮은 영상을 획득하게 된다. 반면, 도 9에 도시된 바와 같이, 가변 조리개(330)의 직경이 좁아진 경우, 본 발명에 따른 렌즈 조립체(300)는 광학계를 통해 좀 더 적은 양의 빛을 받아들여 F-number가 높은 영상을 획득하게 된다.
F-number가 낮은 영상을 획득하기 위한 가변 조리개(330)의 직경은 아래 조건식 2를 만족하도록 구성할 수 있다.
[조건식 2]
0.1 < ｜Ka/Ks｜ < 0.15
여기서, Ka는 가변 조리개의 직경이고, Ks는 이미지 센서의 직경임.
한편, F-number가 높은 영상을 획득하기 위한 가변 조리개(330)의 직경은 아래 조건식 3을 만족하도록 구성할 수 있다.
[조건식 3]
0.05 < ｜Ka/Ks｜ < 0.1
여기서, Ka는 가변 조리개의 직경이고, Ks는 이미지 센서의 직경임.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 가변 조리개(330)는 정부부정부(PNNPN, +--+-)의 구조를 갖는 렌즈 조립체(300)의 제2 렌즈(313) 및 제3 렌즈(321) 사이에 배치되어, 조리개 가변 시, 영상의 해상력 열화 현상을 보상할 수 있을 뿐만 아니라, 영상의 비네팅 현상을 효과적으로 제거할 수 있다.
특히, 음의 굴절력을 가진 렌즈를 물체 측으로부터 두 번째, 세 번째 위치에 연속하여 배치함으로써, 촬상면에 입사되는 입사각(chief ray angle, CRA)의 크기를 증가시켜 가변 조리개(330)의 직경이 좁아짐에도 불구하고 충분한 크기의 이미지를 획득할 수 있도록 한다. 이때, 제2 렌즈(313) 및 제3 렌즈(321)를 통한 입사각(CRA)의 크기를 증가시키기 위해, 상기 제2 렌즈(313) 및 제3 렌즈(321)는 굴절률 1.6 이상의 고 굴절 플라스틱 재질 또는 글래스 재질로 사출 성형되는 것이 바람직하다.
도 8 및 도 9를 참조하여, 좀 더 상세하게 설명하면, 양의 굴절력을 가진 제1 렌즈(311)를 통해 모인 빛을 음의 굴절력을 가진 제2 렌즈(313)를 통해 충분한 크기로 펴준다. 그리고, 가변 조리개(330)의 개구를 통과한 빛을 음의 굴절력을 가진 제3 렌즈(321)를 통해 충분한 크기로 다시 한번 펴준다.
상기 제3 렌즈(321)를 통과한 빛을 양의 굴절력을 가진 제4 렌즈(323)를 통해 모아주어 해상력을 상승 보정한다. 마지막으로, 해상력이 상승 보정된 빛을 음의 굴절력을 가진 제5 렌즈(325)를 통해 다시 한번 펴줌으로써, 가변 조리개(330)의 직경이 변경함에도 불구하고 고 품질의 선명한 영상을 획득할 수 있게 된다.
또한, 제1 렌즈군(310)과 제2 렌즈군(320) 사이에 가변 조리개(330)를 추가하는 경우, 빛이 과다하게 받아들여져 특정한 상황에서 색상이 왜곡되거나 사진이 하얗게 번지는 현상을 줄일 수 있다.
사진이 번지는 현상의 예를 들면, 조리개가 없는 상황에서 주간에 사진 촬영시 초점을 맞추는 영역이 노란색인 경우, 초록색은 파란색으로 색상이 왜곡될 수 있다. 또한, 야외 촬영 시 어두운 부분에 초점을 맞추면 노출이 과다하게 증가해 사진이 전체적으로 하얗게 번질 수 있다. 그리고, 검은색 계열의 어두운 물체에 초점이 맞추면 노출이 과다하게 증가해 밝은색 계열의 물체 색상이 하얗게 번질 수 있다. 이러한 상황에서 제1 렌즈군(310)과 제2 렌즈군(320) 사이에 조리개가 배치되면, 상기와 같이 빛이 번지거나 색상이 왜곡되는 현상을 줄일 수 있다.
적외선 필터(231)는 렌즈 조립체(300)와 이미지 센서(233) 사이에 배치되어, 외부 빛으로부터 방출되는 복사열이 이미지 센서(230)에 전달되지 않도록 차단하는 기능을 수행한다. 또한, 적외선 필터(231)는 가시광선은 투과시키고, 적외선은 반사시켜 외부로 유출시키는 기능을 수행한다. 한편, 다른 실시 예로, 적외선 필터(231)는 코팅 막의 형태로 구성되어, 제5 렌즈(325)의 상측면(S10)에 부착될 수도 있다.
이미지 센서(233)는 제1 렌즈군(310), 가변 조리개(330), 제2 렌즈군(320) 및 적외선 필터(231)를 통과하여 입사되는 광신호를 전기신호로 전환한다.
이하에서 설명되는 조건식들은, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 렌즈 조립체(300)의 작용효과를 상승시키는 실시 형태로서, 본 발명은 반드시 이하의 조건들로 구성되어야 하는 것이 아님은 당업자에게 자명할 것이다. 예를 들어, 이하에서 설명되는 조건식들 중 일부의 조건식들만을 만족하는 것으로도 본 발명의 렌즈 구성은 상승된 작용효과를 가질 수 있을 것이다.
[조건식 4]
1.0 < ｜K1/Kt｜ < 1.5
[조건식 5]
0.5 < ｜K2/Kt｜ < 1.0
[조건식 6]
0.2 < ｜K3/Kt｜ < 1.0
[조건식 7]
1.0 < ｜K4/Kt｜ < 1.5
[조건식 8]
1.3 < ｜K5/Kt｜ < 2.0
여기서, K : 1/렌즈의 초점 거리(f),
K1, K2, K3, K4, K5 : 제1 내지 제5 렌즈의 굴절력,
Kt : 전체 렌즈의 굴절력임.
위 조건식 4 내지 8은, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 렌즈 조립체(300)를 구성하는 제1 렌즈 내지 제5 렌즈(311, 313, 321, 323, 325)의 굴절력을 규정한다.
다음 표 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 렌즈 조립체(300)의 일 실시 형태로서, 해당 렌즈 조립체(300)를 구성하는 제1 렌즈 내지 제5 렌즈의 스펙을 나타낸다. 이때, 제1 내지 제5 렌즈(311, 313, 321, 323, 325)는 상술한 조건식들을 만족하도록 설계된다.
렌즈 면번호 곡률반경(R) 두께 굴절률(N) 아베수 초점거리
(f) 		조건식
(｜K n /K t ｜)
제1
렌즈 		1* 1.799863 0.749334 1.527163 58.1023 3.015211 1.41448
2* -11.75044 0.03582
제2
렌즈 		3* 80.84076 0.28 1.6492 22 -5.61186 0.760781
4* 3.481362 0.187161
제3
렌즈 		5* 9.093687 0.28 1.6492 22 -17.1887 0.248385
6* 4.949764 0.27781
제4
렌즈 		7* -79.90173 1.077984 1.56306 57.0059 3.332748 1.281045
8* -1.874447 0.819903
제5
렌즈 		9* -6.567036 0.296079 1.528108 54 -2.81659 1.515805
10* 1.953426 0.145119
상기 표 1에서 면 번호 옆에 병기된 "*"는 비구면을 나타낸다.
표 1을 참조하면, 제1 내지 제5 렌즈에 대한 조건식(｜Kn/Kt｜)이 1.41448, 0.760781, 0.248385, 1.281045, 1.515805로서, 상술한 조건식 4 내지 8에 부합함을 확인할 수 있다.
또한, 표 1의 실시 예로 구성된 렌즈 조립체(300)는 38도의 반화각(Half Field of View, HFOV)을 갖는다. 반화각(HFOV)은 카메라 렌즈로 포착 가능한 시야각의 1/2을 나타낸다. 따라서, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 렌즈 조립체(300)는 70도 이상의 화각을 확보할 수 있다.
한편, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 렌즈 조립체(300)를 구성하는 제1 렌즈 내지 제5 렌즈(311, 313, 321, 323, 325)는 상술한 조건식 4 내지 조건식 8에 의해 적절한 구면수차의 보정과 적절한 색수차를 갖는 굴절력을 갖는다. 아울러, 본 발명의 실시 예에서 언급되는 비구면은 공지된 수학식 1로부터 획득할 수 있다.
Figure 112015039846796-pat00001
여기서, Z : 렌즈의 정점으로부터 광축 방향으로의 거리
c : 렌즈의 기본 곡률
Y : 광축에 수직인 방향으로의 거리
α : 코닉(Conic) 상수
A, B, C, D, E, F : 각 차수의 비구면 계수임.
아래 표 2는 표 1의 실시 예에 따른 렌즈 조립체를 구성하는 각 렌즈의 비구면 계수의 값을 나타낸다.
구분 제1 렌즈 제2 렌즈 제3 렌즈 제4 렌즈 제5 렌즈
1* 2* 3* 4* 5* 6* 7* 8* 9* 10*
α -0.54
6180		 -4.80
9085		 0 -18.107720 43.43
5566		 -46.84
6995		 0 -0.4379732 -3.8680482 -9.159
089
A 0.009
280		 0.069024 0.046195 0.048016 -0.139993 -0.078585 -0.015313 0.035133 -0.149112 -0.070571
B 0.015717 -0.005305 0.022435 -0.000553 -0.016127 -0.039202 -0.024673 -0.014883 0.070545 0.023720
C -0.015214 -0.036019 -0.065152 0.012344 0.047212 0.030194 0.000663 0.004553 -0.037725 -0.004791
D 0.015522 0.002654 0.050403 -0.039432 -0.052147 -0.006561 0.004547 0.000010 0.002626 0.000476
E -0.006401 0.015423 0.022382 0.027312 0.013156 -0.007010 -0.000392 -0.000141 -0.000208 -0.000020
F 0 -0.005577 -0.008400 0 0.005026 0.005094 0.000174 0.000012 0.000007 0
G 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
H 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
I 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
도 10은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 렌즈 조립체의 수차 특성을 도시한 그래프로서, 좌측에서부터 순서대로 비점수차(astigmatic field curves)와 왜곡수차(distortion)를 측정한 그래프이다. 여기서, 비점수차는 렌즈를 거친 빛이 임의의 일면에 맺힐 때 평면으로 결상되지 않고 곡면으로 결상되는 현상이고, 왜곡수차는 가공상의 오차, 광의 입사 방향 등 다양한 요인에 의하여 렌즈의 위치에 따라 배율이 달라지는 현상이다.
도 10에서 Y축은 촬상 이미지의 크기를 의미하고, X 축은 초점거리(mm 단위) 및 왜곡도(% 단위)를 의미한다. 일반적으로, 수차도의 곡선들이 Y축에 근접될수록 수차 보정 기능이 좋은 것으로 해석된다. 따라서, 도 10에 도시된 수차도에서는 거의 모든 필드에서 상들의 값이 Y축에 인접하게 나타나므로, 비점수차 및 왜곡수차가 모두 우수한 수치임을 확인할 수 있다.
한편, 본 명세서에서는, 상술한 조건식들을 만족하는 렌즈 조립체(300)에 대해 하나의 실시 예를 예시하여 설명하고 있으나 이를 한정하지는 않으며, 이외에도 상기 조건식들을 부합하는 다양한 실시 예들이 구현될 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 렌즈 조립체의 구성을 설명하기 위해 참조되는 도면이다. 본 발명의 제1 실시 예에 따른 렌즈 조립체는 5매의 렌즈를 구비하는 광학 렌즈 구조인 반면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 렌즈 조립체는 6매의 렌즈를 구비하는 광학 렌즈 구조이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 렌즈 조립체(400)는 물체 측으로부터 순서대로 제1 렌즈군(410), 가변 조리개(430) 및 제2 렌즈군(420)이 배치되는 구성을 갖는다.
피사체의 영상 정보에 해당하는 광은 렌즈 조립체(400)의 제1 렌즈군(410), 가변 조리개(430) 및 제2 렌즈군(420)과 적외선 필터(231)를 통과하여 이미지 센서(233)에 입사된다.
제1 렌즈군(410)은 제1 렌즈(411)와 제2 렌즈(413)를 포함하고, 제1 렌즈 경통(barrel)을 통해 일체로 형성된다. 제1 렌즈(411)는 양(+)의 굴절력을 가지며, 물체측면(S1)이 볼록하게 형성된다. 제2 렌즈(413)는 음(-)의 굴절력을 가지며, 상측면(S4)이 오목하게 형성된다.
제2 렌즈군(420)은 제3 렌즈(421) 내지 제6 렌즈(427)를 포함하고, 제2 렌즈 경통(barrel)을 통해 일체로 형성된다. 제3 렌즈(421)는 음(-)의 굴절력을 가지며, 물체측면(S5)이 오목하게 형성된다. 제4 렌즈(423) 및 제5 렌즈(425)는 양(+)의 굴절력을 가진다. 제6 렌즈(427)는 음(-)의 굴절력을 가진다.
제1 내지 제6 렌즈(411, 413, 421, 423, 425, 427)는 소정의 굴절률을 가진 플라스틱 재질 또는 글래스 재질로 형성될 수 있다. 특히, 렌즈 조립체(400)를 구성하는 모든 렌즈들이 플라스틱 재질로 제작되면, 렌즈 조립체(400)의 제조 비용을 경감시킬 뿐만 아니라, 대량 생산이 가능하다.
또한, 제1 내지 제6 렌즈(411, 413, 421, 423, 425, 427)는 적어도 어느 한 면 또는 양 측면에 비구면인 렌즈를 사용함으로써, 렌즈의 해상력을 향상시키고 수차 특성이 우수한 장점을 취할 수 있다.
가변 조리개(430)는 제1 렌즈군(410)과 제2 렌즈군(420) 사이에 배치되어, 광학계로 입사되는 빛의 양을 조절한다. 이러한 가변 조리개(430)의 장착 공간을 마련하기 위해, 제2 렌즈(413)와 제3 렌즈(421) 사이는 0.4㎜ ~ 1.0㎜로 이격되어 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 가변 조리개(430)의 장착 공간은, 아래 조건식 9를 만족하도록 구성할 수 있다.
[조건식 9]
0.05 < ｜Kd/Kf｜ < 0.15
여기서, Kd는 제2 렌즈와 제3 렌즈 사이의 거리이고, Kf는 제2 렌즈의 초점 거리임.
가변 조리개(430)는, 고정 조리개와 달리, 주변 상황에 따라 개구의 직경을 변경하여 카메라 렌즈의 밝기(즉, F-number)를 조절한다. 전술한 제1 실시 예에 따른 렌즈 조립체(300)와 마찬가지로, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 렌즈 조립체(400)는 제1 렌즈군(410)과 제2 렌즈군(420) 사이에 배치되는 가변 조리개(430)의 직경 변화에 따라 1.8 내지 2.8의 F-number를 갖는 가변용 광학 렌즈 구조이다.
가령, 도 11에 도시된 바와 같이, 가변 조리개(430)의 직경이 넓어진 경우, 본 발명에 따른 렌즈 조립체(400)는 광학계를 통해 좀 더 많은 양의 빛을 받아들여 F-number가 낮은 영상을 획득하게 된다. 반면, 도 12에 도시된 바와 같이, 가변 조리개(430)의 직경이 좁아진 경우, 본 발명에 따른 렌즈 조립체(400)는 광학계를 통해 좀 더 적은 양의 빛을 받아들여 F-number가 높은 영상을 획득하게 된다.
F-number가 낮은 영상을 획득하기 위한 가변 조리개(430)의 직경은 아래 조건식 10을 만족하도록 구성할 수 있다.
[조건식 10]
0.1 < ｜Ka/Ks｜ < 0.15
여기서, Ka는 가변 조리개의 직경이고, Ks는 이미지 센서의 직경임.
한편, F-number가 높은 영상을 획득하기 위한 가변 조리개(430)의 직경은 아래 조건식 11을 만족하도록 구성할 수 있다.
[조건식 11]
0.05 < ｜Ka/Ks｜ < 0.1
여기서, Ka는 가변 조리개의 직경이고, Ks는 이미지 센서의 직경임.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 가변 조리개(430)는 정부부정정부(PNNPPN, +--++-)의 구조를 갖는 렌즈 조립체(400)의 제2 렌즈(413) 및 제3 렌즈(421) 사이에 배치되어, 조리개 가변 시, 영상의 해상력 열화 현상을 보상할 수 있을 뿐만 아니라, 영상의 비네팅 현상을 효과적으로 제거할 수 있다.
특히, 음의 굴절력을 가진 렌즈를 물체 측으로부터 두 번째, 세 번째 위치에 연속하여 배치함으로써, 촬상면에 입사되는 입사각(CRA)의 크기를 증가시켜 가변 조리개(430)의 직경이 좁아짐에도 불구하고 충분한 크기의 이미지를 획득할 수 있도록 한다. 이때, 제2 렌즈(413) 및 제3 렌즈(421)를 통한 입사각(CRA)의 크기를 증가시키기 위해, 상기 제2 렌즈(413) 및 제3 렌즈(421)는 굴절률 1.6 이상의 고 굴절 플라스틱 재질 또는 글래스 재질로 사출 성형되는 것이 바람직하다.
도 11 및 도 12를 참조하여, 좀 더 상세하게 설명하면, 양의 굴절력을 가진 제1 렌즈(411)를 통해 모인 빛을 음의 굴절력을 가진 제2 렌즈(413)를 통해 충분한 크기로 펴준다. 그리고, 가변 조리개(430)의 개구를 통과한 빛을 음의 굴절력을 가진 제3 렌즈(421)를 통해 충분한 크기로 다시 한번 펴준다.
상기 제3 렌즈(421)를 통과한 빛을 양의 굴절력을 가진 제4 렌즈(423) 및 제5 렌즈(425)를 통해 모아주어 해상력을 상승 보정한다. 마지막으로, 해상력이 상승 보정된 빛을 음의 굴절력을 가진 제6 렌즈(427)를 통해 다시 한번 펴줌으로써, 가변 조리개(430)의 직경이 변경함에도 불구하고 고 품질의 선명한 영상을 획득할 수 있게 된다.
적외선 필터(231)는 렌즈 조립체(400)와 이미지 센서(233) 사이에 배치되어, 외부 빛으로부터 방출되는 복사열이 이미지 센서(233)에 전달되지 않도록 차단하는 기능을 수행한다. 또한, 적외선 필터(231)는 가시광선은 투과시키고, 적외선은 반사시켜 외부로 유출시키는 기능을 수행한다. 한편, 다른 실시 예로, 적외선 필터(231)는 코팅 막의 형태로 구성되어, 제6 렌즈(427)의 상측면(S12)에 부착될 수도 있다.
이미지 센서(233)는 제1 렌즈군(410), 가변 조리개(430), 제2 렌즈군(420) 및 적외선 필터(231)를 통과하여 입사되는 광신호를 전기신호로 전환한다.
이하에서 설명되는 조건식들은, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 렌즈 조립체(400)의 작용효과를 상승시키는 실시 형태로서, 본 발명은 반드시 이하의 조건들로 구성되어야 하는 것이 아님은 당업자에게 자명할 것이다. 예를 들어, 이하에서 설명되는 조건식들 중 일부의 조건식들만을 만족하는 것으로도 본 발명의 렌즈 구성은 상승된 작용효과를 가질 수 있을 것이다.
[조건식 12]
1.0 < ｜K1/Kt｜ < 1.5
[조건식 13]
0.5 < ｜K2/Kt｜ < 1.0
[조건식 14]
0.1 < ｜K3/Kt｜ < 1.0
[조건식 15]
0.1 < ｜K4/Kt｜ < 1.0
[조건식 16]
1.0 < ｜K5/Kt｜ < 1.5
[조건식 17]
1.5 < ｜K6/Kt｜ < 2.5
여기서, K : 1/렌즈의 초점 거리(f),
K1, K2, K3, K4, K5, K5 : 제1 내지 제6 렌즈의 굴절력,
Kt : 전체 렌즈의 굴절력임.
위 조건식 12 내지 17은, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 렌즈 조립체(400)를 구성하는 제1 내지 제6 렌즈(411, 413, 421, 423, 425, 427)의 굴절력을 규정한다.
다음 표 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 렌즈 조립체(400)의 일 실시 형태로서, 해당 렌즈 조립체(400)를 구성하는 제1 내지 제6 렌즈의 스펙을 나타낸다. 이때, 제1 내지 제6 렌즈는 상술한 조건식들을 만족하도록 설계된다.
렌즈 면번호 곡률반경(R) 두께 굴절률(N) 아베수 초점거리
(f) 		조건식
(｜K n /K t ｜)
제1
렌즈 		1* 1.809582 0.758757 1.528208 54 3.438052 1.318741
2* 437.3755 0.1
제2
렌즈 		3* 5.263811 0.25 1.6452 22 -5.66738 0.799599
4* 2.125094 0.514792
제3
렌즈 		5* 6.707334 0.25 1.6492 22 -44.0202 0.102996
6* 5.352641 0.1
제4
렌즈 		7* 11.10611 0.395853 1.528208 54 22.71456 0.199611
8* 147.6306 0.309349
제5
렌즈 		9* 12.70997 1.006283 1.528208 54 3.181482 1.425091
10* -1.883534 0.570752
제6
렌즈 		11* -2.314944 0.26 1.528208 54 -2.16132 2.09775
12* 2.338848 0.349071
상기 표 3에서 면 번호 옆에 병기된 "*"는 비구면을 나타낸다.
표 3을 참조하면, 제1 내지 제6 렌즈에 대한 조건식(｜Kn/Kt｜)이 1.318741, 0.799599, 0.102996, 0.199611, 1.425091, 2.09775로서, 상술한 조건식 12 내지 17에 부합함을 확인할 수 있다.
또한, 표 3의 실시 예로 구성된 렌즈 조립체(400)는 35도의 반화각(Half Field of View, HFOV)을 갖는다. 반화각(HFOV)은 카메라 렌즈로 포착 가능한 시야각의 1/2을 나타낸다. 따라서, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 렌즈 조립체(400)는 60도 이상의 화각을 확보할 수 있다.
한편, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 렌즈 조립체(400)를 구성하는 제1 내지 제6 렌즈(411, 413, 421, 423, 425, 427)는 상술한 조건식 12 내지 17에 의해 적절한 구면수차의 보정과 적절한 색수차를 갖는 굴절력을 갖는다. 아울러, 본 발명의 실시 예에서 언급되는 비구면은 공지된 수학식 1로부터 획득할 수 있다.
아래 표 4는 표 3의 실시 예에 따른 렌즈 조립체를 구성하는 각 렌즈의 비구면 계수의 값을 나타낸다.
구분 제1 렌즈 제2 렌즈 제3 렌즈 제4 렌즈 제5 렌즈 제6 렌즈
1* 2* 3* 4* 5* 6* 7* 8* 9* 10* 11* 12*
α 0.32111 0 -16.12272 -7.88322 -15.8512 -97.2111 0 80.01413 50.972175 -5.19428 -0.05017 -19.2579
A -0.003181 0.005716 -0.004518 0.043422 -0.05325 -0.02981 -0.06754 -0.08206 -0.029169 -0.00659 -0.01006 -0.02708
B 1.70
E-03		 1.62
E-02		 1.92
E-02		 1.76
E-02		 0.009306 -0.00718 0.015934 0.006796 -0.006838 -0.00026 0.010046 0.006955
C -3.93E-03 -2.68E-03 -1.15E-02 -1.07E-03 -0.00215 -8.68E-06 -0.00277 -0.00286 -0.001099 0.000208 0.000176 -0.00123
D 7.28
E-03		 1.07
E-02		 -6.33E-03 -8.42E-03 -0.01757 -2.51E-03 0.000185 5.45
E-04		 0.0001894 1.17E-06 -0.00015 1.10
E-04
E -5.53E-03 4.71
E-03		 8.25
E-03		 1.22
E-02		 9.12
E-03		 5.57
E-05		 6.12E-04 3.80
E-04		 0 0 0 0
F 1.47
E-03		 1.60
E-03		 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
G 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
H 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
I 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
도 13은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 렌즈 조립체의 수차 특성을 도시한 그래프로서, 좌측에서부터 순서대로 비점수차(astigmatic field curves)와 왜곡수차(distortion)를 측정한 그래프이다.
도 13에서 Y축은 촬상 이미지의 크기를 의미하고, X 축은 초점거리(mm 단위) 및 왜곡도(% 단위)를 의미한다. 일반적으로, 수차도의 곡선들이 Y축에 근접될수록 수차 보정 기능이 좋은 것으로 해석된다. 따라서, 도 13에 도시된 수차도에서는 거의 모든 필드에서 상들의 값이 Y축에 인접하게 나타나므로, 비점수차 및 왜곡수차가 모두 우수한 수치임을 확인할 수 있다.
한편, 본 명세서에서는, 상술한 조건식들을 만족하는 렌즈 조립체(400)에 대해 하나의 실시 예를 예시하여 설명하고 있으나 이를 한정하지는 않으며, 이외에도 상기 조건식들을 부합하는 다양한 실시 예들이 구현될 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.
이상, 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 이동 단말기는, 제1 렌즈군과 제2 렌즈군 사이에 가변 조리개가 배치되는 렌즈 조립체를 카메라 모듈에 장착함으로써, 영상의 비네팅 현상을 제거할 수 있을 뿐만 아니라 고 품질의 밝은 영상을 구현할 수 있도록 한다.
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 단말기의 제어부(180)를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
300 : 렌즈 조립체 310 : 제1 렌즈군
320 : 제2 렌즈군 330 : 가변 조리개
231 : 적외선 필터 233 : 이미지 센서

Claims (25)

  1. 양(+)의 굴절력을 갖는 제1 렌즈와 음(-)의 굴절력을 갖는 제2 렌즈를 구비하고, 상기 제1 및 제2 렌즈들이 제1 렌즈 경통을 통해 일체로 형성되는 제1 렌즈군;
    음(-)의 굴절력을 갖는 제3 렌즈, 양(+)의 굴절력을 갖는 제4 렌즈 및 음(-)의 굴절력을 갖는 제5 렌즈를 구비하고, 상기 제3 내지 제5 렌즈들이 제2 렌즈 경통을 통해 일체로 형성되는 제2 렌즈군;
    광학계로 입사되는 빛의 양을 조절하며, 상기 제1 렌즈군의 직경과 같거나 조금 더 크게 형성된 제1 개구가 형성된 제1 면과, 상기 제2 렌즈군의 직경과 같거나 조금 더 크게 형성된 제2 개구가 형성된 제2면을 포함하며 가변 조리개;
    프레임과 이동소자를 포함하는 AF 구동기; 및
    이동 부재를 포함하며,
    상기 가변 조리개의 제1 면에 형성된 제1 개구로 상기 제1 렌즈 경통이 삽입되고, 상기 가변 조리개의 제2 면에 형성된 제2 개구로 상기 제2 렌즈 경통이 삽입되어, 상기 제1 렌즈군, 제2 렌즈군 및 가변 조리개가 일체형 구조로 결합된 IRIS 모듈을 구비하여, 상기 이동 소자가 상기 IRIS 모듈의 하부면과 만나는 상기 프레임상에 배치되도록 상기 IRIS 모듈이 상기 AF구동기의 프레임에 장착되고, 상기 이동 부재가 상기 IRIS 모듈과 상기 이동 소자 사이에 배치되는 일체형 AF 모듈을 구성하며,
    상기 가변 조리개는 상기 제2 렌즈 및 제3 렌즈 사이에 배치되며, 상기 제2 렌즈와 제3 렌즈는 0.4㎜ 내지 1.0㎜로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기의 카메라 모듈.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가변 조리개의 장착 공간은 아래 조건식 1을 만족하는 이동 단말기의 카메라 모듈.
    [조건식 1]
    0.06 < ｜Kd/Kf｜< 0.16
    여기서, Kd는 제2 렌즈와 제3 렌즈 사이의 거리이고, Kf는 제2 렌즈의 초점 거리임.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 카메라 모듈의 F-number는 상기 가변 조리개의 직경 변화에 따라 1.8 내지 2.8의 값을 갖고,
    상기 F-number가 2.3보다 낮은 영상이 촬영되기 위한 가변 조리개의 직경은 아래 조건식 2를 만족하고, 상기 F-number가 2.3보다 높은 영상이 촬영되기 위한 가변 조리개의 직경은 아래 조건식 3을 만족하는 이동 단말기의 카메라 모듈.
    [조건식 2]
    0.1 < ｜Ka/Ks｜ < 0.15
    [조건식 3]
    0.05 < ｜Ka/Ks｜ < 0.1
    여기서, Ka는 가변 조리개의 직경, Ks는 이미지 센서의 직경임.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 렌즈 및 제3 렌즈는, 굴절률 1.6 이상의 고 굴절 플라스틱 재질로 형성되는 이동 단말기의 카메라 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈는 아래 조건식 3을 만족하는 이동 단말기의 카메라 모듈.
    [조건식 3]
    1.0 < ｜K1/Kt｜< 1.5
    여기서, K1은 제1 렌즈의 굴절력이고, Kt는 전체 렌즈의 굴절력임.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 렌즈는 아래 조건식 4를 만족하는 이동 단말기의 카메라 모듈.
    [조건식 4]
    0.5 < ｜K2/Kt｜< 1.0
    여기서, K2은 제2 렌즈의 굴절력이고, Kt는 전체 렌즈의 굴절력임.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제3 렌즈는 아래 조건식 5를 만족하는 이동 단말기의 카메라 모듈.
    [조건식 5]
    0.2 < ｜K3/Kt｜< 1.0
    여기서, K3은 제3 렌즈의 굴절력이고, Kt는 전체 렌즈의 굴절력임.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제4 렌즈는 아래 조건식 6을 만족하는 이동 단말기의 카메라 모듈.
    [조건식 6]
    1.0 < ｜K4/Kt｜< 1.5
    여기서, K4은 제4 렌즈의 굴절력이고, Kt는 전체 렌즈의 굴절력임.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제5 렌즈는 아래 조건식 7을 만족하는 이동 단말기의 카메라 모듈.
    [조건식 7]
    1.3 < ｜K5/Kt｜< 2.0
    여기서, K5은 제5 렌즈의 굴절력이고, Kt는 전체 렌즈의 굴절력임.
  11. 양(+)의 굴절력을 갖는 제1 렌즈와 음(-)의 굴절력을 갖는 제2 렌즈를 구비하고, 상기 제1 및 제2 렌즈들이 제1 렌즈 경통을 통해 일체로 형성되는 제1 렌즈군;
    음(-)의 굴절력을 갖는 제3 렌즈, 양(+)의 굴절력을 갖는 제4 렌즈, 양(+)의 굴절력을 갖는 제5 렌즈 및 음(-)의 굴절력을 갖는 제6 렌즈를 구비하고, 상기 제3 내지 제6 렌즈들이 제2 렌즈 경통을 통해 일체로 형성되는 제2 렌즈군;
    광학계로 입사되는 빛의 양을 조절하며, 상기 제1 렌즈군의 직경과 같거나 조금 더 크게 형성된 제1 개구가 형성된 제1 면과, 상기 제2 렌즈군의 직경과 같거나 조금 더 크게 형성된 제2 개구가 형성된 제2면을 포함하며 가변 조리개;
    프레임과 이동소자를 포함하는 AF 구동기; 및
    이동 부재를 포함하며,
    상기 가변 조리개의 제1 면에 형성된 제1 개구로 상기 제1 렌즈 경통이 삽입되고, 상기 가변 조리개의 제2 면에 형성된 제2 개구로 상기 제2 렌즈 경통이 삽입되어, 상기 제1 렌즈군, 제2 렌즈군 및 가변 조리개가 일체형 구조로 결합된 IRIS 모듈을 구비하여, 상기 이동 소자가 상기 IRIS 모듈의 하부면과 만나는 상기 프레임상에 배치되도록 상기 IRIS 모듈이 상기 AF구동기의 프레임에 장착되고, 상기 이동 부재가 상기 IRIS 모듈과 상기 이동 소자 사이에 배치되는 일체형 AF 모듈을 구성하며,
    상기 가변 조리개는 상기 제2 렌즈 및 제3 렌즈 사이에 배치되며, 상기 제2 렌즈와 제3 렌즈는 0.4㎜ 내지 1.0㎜로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기의 카메라 모듈.
  12. 삭제
  13. 제11항에 있어서,
    상기 가변 조리개의 장착 공간은 아래 조건식 8을 만족하는 이동 단말기의 카메라 모듈.
    [조건식 8]
    0.05 < ｜Kd/Kf｜< 0.15
    여기서, Kd는 제2 렌즈와 제3 렌즈 사이의 거리이고, Kf는 제2 렌즈의 초점 거리임.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 카메라 모듈의 F-number는 상기 가변 조리개의 직경 변화에 따라 1.8 내지 2.8의 값을 갖고,
    상기 F-number가 2.3보다 낮은 영상이 촬영되기 위한 가변 조리개의 직경은 아래 조건식 9를 만족하고, F-number가 2.3보다 높은 영상이 촬영되기 위한 가변 조리개의 직경은 아래 조건식 10을 만족하는 이동 단말기의 카메라 모듈.
    [조건식 9]
    0.1 < ｜Ka/Ks｜ < 0.15
    [조건식 10]
    0.05 < ｜Ka/Ks｜ < 0.1
    여기서, Ka는 가변 조리개의 직경, Ks는 이미지 센서의 직경임.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제2 렌즈 및 제3 렌즈는, 굴절률 1.6 이상의 고 굴절 플라스틱 재질로 형성되는 이동 단말기의 카메라 모듈.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 제1 렌즈는 아래 조건식 11을 만족하는 이동 단말기의 카메라 모듈.
    [조건식 11]
    1.0 < ｜K1/Kt｜< 1.5
    여기서, K1은 제1 렌즈의 굴절력이고, Kt는 전체 렌즈의 굴절력임.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 제2 렌즈는 아래 조건식 12를 만족하는 이동 단말기의 카메라 모듈.
    [조건식 12]
    0.5 < ｜K2/Kt｜< 1.0
    여기서, K2은 제2 렌즈의 굴절력이고, Kt는 전체 렌즈의 굴절력임.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 제3 렌즈는 아래 조건식 13을 만족하는 이동 단말기의 카메라 모듈.
    [조건식 13]
    0.1 < ｜K3/Kt｜< 1.0
    여기서, K3은 제3 렌즈의 굴절력이고, Kt는 전체 렌즈의 굴절력임.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 제4 렌즈는 아래 조건식 14를 만족하는 이동 단말기의 카메라 모듈.
    [조건식 14]
    0.1 < ｜K4/Kt｜< 1.0
    여기서, K4은 제4 렌즈의 굴절력이고, Kt는 전체 렌즈의 굴절력임.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 제5 렌즈는 아래 조건식 15를 만족하는 이동 단말기의 카메라 모듈.
    [조건식 15]
    1.0 < ｜K5/Kt｜< 1.5
    여기서, K5은 제5 렌즈의 굴절력이고, Kt는 전체 렌즈의 굴절력임.
  21. 제11항에 있어서,
    상기 제6 렌즈는 아래 조건식 16을 만족하는 이동 단말기의 카메라 모듈.
    [조건식 16]
    1.5 < ｜K6/Kt｜< 2.5
    여기서, K6은 제6 렌즈의 굴절력이고, Kt는 전체 렌즈의 굴절력임.
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 제1항 또는 제11항에 있어서,
    상기 AF 모듈을 X축 또는 Y축 방향으로 이동하여 손떨림 보정 기능을 수행하는 OIS 구동기를 더 포함하고,
    상기 OIS 구동기의 프레임 내에 상기 AF 모듈과 센서 모듈이 결합된 모듈 조립체가 탑재되어, OIS 모듈을 형성하는 것을 특징으로 하는 이동 단말기의 카메라 모듈.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 OIS 모듈은, 렌즈 조립체 및 이미지 센서가 동시에 이동되는 모듈 틸트 방식(module tilt method)을 이용하여 손떨림 보정 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 이동 단말기의 카메라 모듈.
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