KR102047375B1 - 카메라 모듈 - Google Patents

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KR102047375B1
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Abstract

본 발명에 의한 카메라 모듈은 이미지 센서가 실장되는 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판 상측에 설치되며, 중앙에 광 경로가 형성되는 베이스; 상기 베이스 상측에 결합되며, 적어도 한 장 이상의 렌즈가 설치되어 광 경로를 형성하는 렌즈홀더; 상기 베이스 중앙에 형성된 광 경로 상에 배치되며, 통과하는 빛의 굴절률을 변경하는 액츄에이터; 및 상기 가변렌즈 표면에 마련되어, 광 경로를 통과하는 빛에서 적외선 성분을 필터링하는 적외선 차단 코팅층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

카메라 모듈{Camera Module}
본 발명은 카메라 모듈에 관한 것이다.
기존의 일반적인 카메라 모듈에서 오토 포커싱 작업을 수행하려면, 액츄에이터를 구동하기 위해서, 양극의 AF 터미널(Auto Focus Terminal)과 PCB AF 패드(PCB Auto Focus Pad)를 통전 가능하게 연결해야 하는 하며, 이는, 충격에 취약하다는 문제점이 있다.
특히, 노트북, 스마트폰 및 타블렛PC 등과 같은 소형 전자제품에 설치되는 카메라 모듈의 경우, 보다 슬림(slim)한 제품에 대한 사용자 요구에 의해, 카메라 모듈의 손떨림 보정 기능이나, 오토 포커싱 기능은 유지하며, 카메라 모듈의 높이는 최소화할 수 있는 카메라 모듈의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 카메라 모듈의 손떨림 보정 기능이나, 오토 포커싱 기능을 유지하며, 카메라 모듈의 높이는 최소화할 수 있도록 구조가 개선된 카메라 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 의한 카메라 모듈은 이미지 센서가 실장되는 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판 상측에 설치되며, 중앙에 광 경로가 형성되는 베이스; 상기 베이스 상측에 결합되며, 적어도 한 장 이상의 렌즈가 설치되어 광 경로를 형성하는 렌즈홀더; 상기 베이스 중앙에 형성된 광 경로 상에 배치되며, 통과하는 빛의 굴절률을 제어되는 가변렌즈; 및 상기 가변렌즈 표면에 마련되어, 광 경로를 통과하는 빛에서 적외선 성분을 필터링하는 적외선 차단 코팅층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 카메라 모듈은, 상기 가변렌즈를 제어하는 액츄에이터;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 렌즈홀더와 베이스는 일체로 형성되는 것도 가능하다.
상기 적외선 차단 코팅층은, 상기 렌즈들 중 어느 1 면에 형성되는 것이 바람직하다.
상기 액츄에이터는, 정전기력, 압전력 등을 이용하여 움직이는 멤스 액츄에이터, 액체 크리스털 렌즈, 피에조 폴리머 렌즈와 같은 비 멤스 액츄에이터, 실리콘 방식 액츄에이터 및 액체렌즈 중 어느 하나로 구성되거나, 이들 중 적어도 2개가 복합적으로 구성되는 것이 좋다.
상기 액츄에이터는, 상기 인쇄회로기판과 배선부재로 연결되어, 전원 및 제어신호를 교환할 수 있다.
이때, 상기 배선부재는, 연성유연기판(F-PCB)으로 마련될 수도 있는데, 이 경우, 복수 개의 단자부를 가지는 F-PCB로 형성되어, 상기 인쇄회로기판에 설치된 제어부와 연결되는 것이 바람직하다.
또는, 상기 배선부재는 상기 렌즈홀더와 베이스에 일체로 형성되는 전자회로 패턴층으로 마련될 수도 있다.
상기 렌즈홀더는, 적어도 1장 이상의 렌즈; 및 상기 렌즈에 의해 형성되는 광 경로상에 배치되어, 통과하는 빛을 조절하는 광학 기구물;을 포함할 수 있다.
이때, 상기 광학 기구물은, 조리개와 셔터를 포함할 수 있다.
상기 광학 기구물은, 상기 액츄에이터가 지지하는 최외곽 렌즈와 상기 최외곽 렌즈와 마주보는 상기 렌즈 사이 공간, 상기 이미지 센서와 상기 이미지 센서를 마주보는 렌즈 사이 공간 및 상기 복수 매의 렌즈들 사이에 형성된 공간부 중 어느 한 곳에 개재될 수 있다.
본 발명은 렌즈의 상하, 좌우, 틸팅 움직임 없이 고정된 렌즈의 두께 등을 변화시켜 통과하는 빛의 굴절률 변경을 통해, 손떨림 보정 기능이나, 오토 포커싱 기능을 수행할 수 있으며, 카메라 모듈의 높이를 낮추는 소형화가 가능하다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 카메라 모듈을 개략적으로 도시한 측 단면의 개략도 이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 카메라 모듈을 개략적으로 도시한 측 단면의 개략도 이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제 3 실시예에 따른 카메라 모듈을 개략적으로 도시한 측 단면의 개략도 이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제 4 실시예에 따른 카메라 모듈을 개략적으로 도시한 측 단면의 개략도 이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제 5 실시예에 따른 카메라 모듈을 개략적으로 도시한 측 단면의 개략도 이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 카메라 모듈을 개략적으로 도시한 측 단면의 개략도, 도 2는 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 카메라 모듈을 개략적으로 도시한 측 단면의 개략도, 도 3은 본 발명의 바람직한 제 3 실시예에 따른 카메라 모듈을 개략적으로 도시한 측 단면의 개략도, 도 4는 본 발명의 바람직한 제 4 실시예에 따른 카메라 모듈을 개략적으로 도시한 측 단면의 개략도, 그리고, 도 5는 본 발명의 바람직한 제 5 실시예에 따른 카메라 모듈을 개략적으로 도시한 측 단면의 개략도 이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 카메라 모듈은, 인쇄회로기판(10), 베이스(20), 렌즈홀더(30) 및 액츄에이터(40)를 포함하며, 베이스(20)와 렌즈홀더(30)가 일체로 구성될 수도 있다.
인쇄회로기판(10)은 대략 중앙에 이미지 센서(11)가 설치되어, 화상정보를 독취 하며, 상기 이미지 센서(11)와 액츄에이터(40)의 데이터 및 제어신호를 출력하는 제어부(12)가 표면에 실장 될 수 있다. 이때, 상기 액츄에이터(40)와 인쇄회로기판(10)은 배선부재(13)에 의해 통전 가능하게 연결될 수 있는데, 이때, 상기 배선부재(13)는 플랙시블 케이블로 마련될 수도 있고, 상기 베이스(20) 표면에 MID 기술을 이용하여 형성되는 전자회로 패턴층으로 형성하여 구성할 수도 있다.
베이스(20)는 상기 인쇄회로기판(10)의 상측에 적층 배치되어, 카메라 모듈의 구조물을 지지하는 역할을 수행할 수 있다. 상기 베이스(20)의 상측면에는 상기 렌즈홀더(30)가 적층 배치되며, 대략 중앙 부근에 형성된 광 경로 상에는 상기 액츄에이터(40)가 배치되어, 아래쪽으로는 상기 이미지 센서(11)와 마주보고, 그 반대편으로는 상기 렌즈홀더(30) 측을 바라보는 것이 바람직하다.
렌즈홀더(30)는 중앙에 적어도 한 장 이상의 렌즈(31)들이 순차적으로 배치되어, 외부 화상을 상기 이미지 센서(11) 측으로 결상 시킨다. 이때, 상기 렌즈(31)들의 중간에는 필요에 따라, 셔터유닛이나 조리개 등과 같은 별도의 광학 기구물(32)이 설치될 수도 있다. 즉, 상기 렌즈홀더(30)는 적어도 한 장 이상의 렌즈(31)들이 순차적으로 배치될 수 있는데, 상기 렌즈홀더(30) 내부에 형성된 광 경로 상에 총 2매의 렌즈가 배치되었을 경우, 상기 조리개와 셔터는 도시된 바와 같이, 상기 2매의 렌즈 사이 공간에 배치될 수도 있고, 상기 렌즈(31)들과 액츄에이터(40) 사이 공간, 또는, 상기 렌즈(31)들 중 가장 바깥쪽에 배치된 렌즈(31)의 상측에 또는 하측에 배치되는 것도 가능하다. 이러한 배치관계는 제품 설계 및 카메라 유닛의 구성에 따라 가변 될 수 있다. 바람직하게는 상기 베이스(20)와 렌즈홀더(30)를 다른 부품으로 구성하여 배선을 형성하는 것이 좋다.
물론, 상기 베이스(20)와 렌즈홀더(30)는 한 몸으로 형성되는 것도 가능하다. 이 경우, 베이스(20)와 렌즈홀더(30)를 서로 접착 및 고정하는 공정을 생략할 수도 있다.
액츄에이터(40)는 상기 베이스(20)에 고정 설치되는 것으로, 바람직하게는 도시된 바와 같이, 하측으로는 상기 이미지 센서(11)를 바라보도록 설치되고, 그 반대편으로는 상기 렌즈(31)들 중 가장 아래쪽에 있는 렌즈(31)를 마주보도록 배치될 수 있다.
상기 액츄에이터(40)는 다양한 구조물들이 사용될 수 있는데, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 한 장의 가변렌즈(41)를 제어하는 구성으로 마련될 수 있으며, 상기 액츄에이터(40)는 고정되어 움직일 필요가 없다. 이때, 상기 가변렌즈(41)는 LC(Liquid Crystal) 렌즈나 액체렌즈, 피에조 폴리머 렌즈 등으로 구성될 수 있다.
본 발명의 특징은 상기한 구성을 가지는 액츄에이터(40)를 구성하고 있는 구성요소들 중 어느 하나에 적외선 차단 코팅층(50)을 구성하여, 별도의 적외선 차단 필터부재를 설치하지 않는 것에 있다.
따라서, 상기 가변렌즈(41)의 상기 이미지 센서(11)를 마주보는 면에는 적외선 차단 코팅층(50)이 형성될 수 있으며. 이와 같이 별도의 적외선 차단 필터를 설치하지 않고, 가변렌즈(41) 상에 적외선 차단 코팅을 수행하면, 조립 공정을 줄일 수 있으며, 별도의 적외선 차단필터가 필요 없으므로, 카메라 모듈의 높이를 낮출 수 있다.
한편, 도 2는 상기한 적외선 차단 코팅층(50)을 상기 렌즈홀더(30)의 렌즈(31)를 바라보는 면에 형성한 상태를 도시한 도면이다. 이 경우, 앞서 설명한 도 1의 실시예와 같이, 액츄에이터(40)에 의해 제어되는 한 장의 가변렌즈(41)의 표면에 적외선 차단 코팅층(50)이 마련된 것은 동일하나, 그 면의 위치에 차이가 있을 뿐, 역할은 동일하다.
다른 실시예로는, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 렌즈홀더(30)의 최후단 렌즈 표면에 상기한 적외선 차단 코팅층(50)을 마련하는 것도 가능하며, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 렌즈홀더(30)의 가장 첫 번째 렌즈에 마련하는 것도 가능하고, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 렌즈홀더(30)에 설치되는 복수 개의 렌즈(31)들 중 어느 하나에 개재되는 것도 가능하며, 또는 렌즈(31)에 코팅하는 방법이 아니라, 기존의 적외선 차단 필터부재를 내부 공간부에 개재하는 것도 가능하다. 즉, 상기 렌즈들 중의 어느 한 면에 코팅되거나 별도 적외선 차단 필터부재를 개재하는 것이 가능하다.
한편, 상기한 실시예에서는, 액츄에이터(40)를 LC 렌즈로 이루어진 가변렌즈(41)를 가지는 액츄에이터로 구성하여, 한 장의 렌즈를 물리적으로 움직이지 않고, 통과하는 빛의 굴절률을 변화시켜 오토 포커싱 및/또는 손떨림 보정 기능을 수행하는 것을 일 실시예로 하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 액츄에이터(40)는 오토 포커싱, 손떨림 보정 기능 외에 줌 기능, 셔터기능 등을 수행하도록 구성할 수도 있다. 또한, 상기 액츄에이터(40)는 정전기력 또는 압전력을 이용하여 움직이는 피에조 폴리머를 사용하는 액츄에이터 등과 같은 한 장의 렌즈를 제어하는 액츄에이터라면 어떠한 것이든 대체하여 사용 가능하다. 즉, 상기 액츄에이터는, 정전기력, 압전력 등을 이용하여 움직이는 멤스 액츄에이터(MEMS actuator), 멤스 피에조 액츄에이터(MEMS Piezo actuator), 멤스 바이모르프 액츄에이터(MEMS bimorph actuator), 멤스 써멀 액츄에이터(MEMS thermal actuator), 멤스 마그네틱 액츄에이터(MEMS magnetic actuator), 멤스 리퀴드 액츄에이터(MEMS liquid actuator), 비MEMS 방식의 액츄에이터, 실리콘 방식 액츄에이터, 액체렌즈 등 중 어느 하나라 구성될 수도 있고, 이들 조합으로 이루어진 가능한 모든 액츄에이터라면 어떠한 것이든 대체하여 사용 가능하다.
이상과 같은 본 발명에 따르면, 적외선 차단 필터의 역할을 할 수 있는 적외선 차단 코팅층(50)이 액츄에이터(40)의 내부에 배치되므로, 외부 충격에 손상될 가능성이 줄어들어, 카메라 모듈의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 기존의 적외선 차단 필터를 구비하는 고정 초점 카메라 모듈(FFCM)과 동일한 높이를 유지하거나, 더 낮은 높이로 구성할 수도 있으며, 렌즈 또한 공용으로 사용할 수 있어, 생산 공정에 바로 적용할 수 있다.
또한, 재작업 또는 불량 발생 시, 카메라 모듈 전체를 폐기하는 대신 해당 부분의 오류만을 선택적으로 수정할 수 있으며, 고정 초점 카메라와 같이 관리할 수 있어, 생산 공정 중에 발생될 수 있는 이물에 의한 불량률을 줄일 수 있음은 물론, 생산 수율을 고정 초점 카메라 수준으로 향상시킬 수 있다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
10; 인쇄회로기판 11; 이미지 센서
12; 제어부 13; 배선부재
20; 베이스 30; 렌즈홀더
31; 렌즈 40; 액츄에이터
41; 가변렌즈 50; 적외선 차단 코팅층

Claims (13)

  1. 이미지 센서가 실장되는 인쇄회로기판;
    상기 인쇄회로기판 상부면에 설치되며, 중앙에 광 경로가 형성되는 베이스;
    상기 베이스 상부면에 결합되며, 내부에 적어도 한 장 이상의 렌즈가 설치되어 광 경로를 형성하는 렌즈홀더;
    상기 베이스 중앙에 형성된 상기 광 경로 상에 배치되며, 통과하는 빛의 굴절률을 변화시키는 가변렌즈;
    상기 렌즈 홀더와 상기 이미지 센서 사이에 배치되어 상기 가변렌즈를 제어하는 액츄에이터;
    일단이 상기 인쇄회로기판과 연결되고 타단이 상기 액츄에이터와 연결되는 배선부재; 및
    상기 광 경로를 통과하는 빛에서 적외선 성분을 필터링하는 적외선 차단 코팅층;을 포함하고,
    상기 액츄에이터는 상기 베이스의 개구부 내주면에 결합되고,
    상기 가변렌즈는 가장 아래쪽의 렌즈와 상기 베이스 사이에서 상기 액츄에이터의 내부에 결합되며,
    상기 적외선 차단 코팅층은 상기 가변렌즈의 표면에 형성되고,
    상기 액츄에이터는, 상기 인쇄회로기판과 상기 배선부재로 통전 가능하게 연결되어, 전원 및 제어신호를 교환하며,
    상기 베이스는 상기 배선부재가 관통하는 홀이 형성되고,
    상기 배선부재는 상기 베이스의 외측면 으로부터 상기 홀을 통해 상기 베이스의 내면까지 연장되어 배치되며,
    상기 베이스는 제1 방향으로 연장된 제1 베이스 영역과 상기 제1 영역으로부터 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 연장된 제2 베이스 영역을 포함하고,
    상기 홀더의 하면은 상기 제2 베이스 영역과 대응되는 제1 홀더 하부 영역과 상기 제1 홀더 하면 영역과 단차를 갖는 제2 홀더 하부 영역을 포함하고,
    상기 액츄에이터는 상기 제2 베이스 영역의 내주면과 상기 제2 홀더 하부 영역에 배치되고,
    상기 렌즈홀더는 상기 제1 베이스 영역에 의해 상기 인쇄회로기판의 상면으로부터 상측으로 이격되고,
    상기 액츄에이터의 상면은 상기 단차에 의해 상기 베이스의 상면 보다 높게 배치되고,
    상기 적외선 차단 코팅층은 상기 가변렌즈의 표면에 형성되는 카메라 모듈.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 액츄에이터는,
    정전기력, 압전력 등을 이용하여 움직이는 멤스 액츄에이터, 액체 크리스털 렌즈, 피에조 폴리머 렌즈와 같은 비 멤스 액츄에이터, 실리콘 방식 액츄에이터 및 액체렌즈 중 어느 하나로 구성되는 카메라 모듈.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 액츄에이터는,
    정전기력, 압전력 등을 이용하여 움직이는 멤스 액츄에이터, 액체 크리스털 렌즈, 피에조 폴리머 렌즈와 같은 비 멤스 액츄에이터, 실리콘 방식 액츄에이터 및 액체렌즈 중 적어도 2개가 복합적으로 구성되는 카메라 모듈.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 베이스는, 중앙에 상기 액츄에이터가 배치되는 상면판과, 상기 상면판의 가장자리 영역으로부터 하방으로 절곡되어 측면을 형성하는 측면판을 포함하고,
    상기 측면판에는 상기 배선부재가 관통하는 상기 홀이 형성되며,
    상기 배선부재는 상기 측면판의 외면에 배치되는 제1배선부재와, 상기 상면판의 하면에 배치되는 제2배선부재를 포함하는 카메라 모듈.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 배선부재는,
    연성유연기판(F-PCB)으로 마련되는 카메라 모듈.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 배선부재는,
    상기 인쇄회로기판에 설치된 제어부와 연결되는 복수 개의 단자부를 포함하는 카메라 모듈.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 배선부재는,
    상기 렌즈홀더와 상기 베이스에 일체로 형성되는 전자회로 패턴층으로 마련되는 카메라 모듈.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 렌즈홀더는,
    상기 적어도 하나의 렌즈에 의해 형성되는 광 경로상에 배치되어, 통과하는 빛을 조절하는 광학 기구물을 포함하는 카메라 모듈.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 광학 기구물은,
    조리개와 셔터를 포함하는 카메라 모듈.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 광학 기구물은,
    상기 액츄에이터가 지지하는 최외곽 렌즈와 상기 최외곽 렌즈와 마주보는 상기 렌즈 사이 공간, 상기 이미지 센서와 상기 이미지 센서를 마주보는 렌즈 사이 공간 및 상기 복수 매의 렌즈들 사이에 형성된 공간부 중 어느 한 곳에 개재되는 카메라 모듈.
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