KR102066430B1 - 카메라 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 실시예에 의한 카메라 모듈은 이미지 센서가 실장되는 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판에 설치되며, 적어도 한 장 이상의 렌즈가 설치되는 렌즈 배럴; 상기 렌즈 배럴에 조립되며, 상기 이미지 센서에 결상되는 화상의 오토 포커싱 기능과 손떨림 보정 기능을 각각 수행하는 제 1 및 제 2 무빙렌즈가 설치되는 제 1 및 제 2 액츄에이터를 포함하는 액츄에이터 모듈; 및 상기 렌즈 배럴에 형성되어, 상기 액츄에이터 모듈과 통전 가능하게 연결되는 연결부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

카메라 모듈{Camera Module}
본 실시예는 카메라 모듈에 관한 것이다.
초소형, 저전력 소모를 위한 카메라 모듈은 기존의 일반적인 카메라 모듈에 사용되었던 VCM 등의 기술을 적용하기 곤란하여, 이와 관련 연구가 활발히 진행되어 왔다.
스마트폰과 같은 소형 전자제품에 실장되는 카메라 모듈의 경우, 사용 도중에 빈번하게 카메라 모듈에 충격을 받을 수 있으며, 촬영하는 동안 사용자의 손떨림 등에 따라 미세하게 카메라 모듈이 흔들릴 수 있다. 이와 같은 점을 감안하여, 최근에는 손떨림 방지 수단을 추가적으로 카메라 모듈에 설치하는 카메라 모듈의 개발이 요구되고 있다.
OIS 모듈은 통상 X, Y축으로 이동시키는 대상에 따라 렌즈를 수평방향으로 움직이는 렌즈 시프트, 이미지 센서를 수평방향으로 움직이는 센서 시프트, AF 모듈을 수평방향으로 움직이는 모듈 틸트 등의 방식으로 구분된다.
그런데, AF 모듈과 OIS 모듈을 모두 설치할 경우, 이들 각각의 기능을 구현하기 위한 별도의 액츄에이터를 구비해야 하는 번거로움이 있다.
미국등록특허 US 8,249,441B2(2012.08.21.) 한국 공개특허 제10-2011-0071550(2011.06.29.)
본 실시예는 오토 포커싱 유닛과 손떨림 보정장치의 조립 공정을 개선하여, 조립 불량을 줄일 수 있도록 구조가 개선된 카메라 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 실시예에 의한 카메라 모듈은 이미지 센서가 실장되는 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판에 설치되며, 적어도 한 장 이상의 렌즈가 설치되는 렌즈 배럴; 상기 렌즈 배럴에 조립되며, 상기 이미지 센서에 결상되는 화상의 오토 포커싱 기능과 손떨림 보정 기능을 각각 수행하는 제 1 및 제 2 무빙렌즈가 설치되는 제 1 및 제 2 액츄에이터를 포함하는 액츄에이터 모듈; 및 상기 렌즈 배럴에 형성되어, 상기 액츄에이터 모듈과 통전 가능하게 연결되는 연결부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 및 제 2 무빙렌즈는 상기 제 1 및 제 2 액츄에이터의 조립 공정 후에 조립될 수 있다.
상기 액츄에이터 모듈은 제 1 지지부에 패키징 되며, 상기 제 1 액츄에이터가 실장되는 제 1 인쇄회로기판; 및 제 2 지지부에 패키징 되며, 상기 제 2 액츄에이터가 실장되는 제 2 인쇄회로기판;을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 인쇄회로기판의 일측 단부는 상기 연결부에 통전 가능하게 결합될 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 무빙렌즈는 상기 제 1 및 제 2 지지부의 조립공정 이전에 상기 제 1 및 제 2 액츄에이터에 조립될 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 무빙렌즈는 상기 제 1 및 제 2 지지부의 조립공정 이후에 상기 제 1 및 제 2 액츄에이터에 조립될 수 있다.
상기 제 1 인쇄회로기판의 상측면에는 상기 제 1 지지부와 대응되는 제 3 지지부가 마련되어 상기 제 1 액츄에이터를 제 1 지지부와 함께 지지할 수 있다.
상기 제 1 인쇄회로기판의 상측면에는 상기 제 1 지지부와 대응되는 제 3 지지부가 마련되어 상기 제 1 액츄에이터를 지지하고, 상기 제 1 내지 제 3 지지부는 서로 대응되는 크기로 구성되며, 한꺼번에 결합될 수도 있다.
상기 제 1 및 제 2 인쇄회로기판은 F-PCB로 구성될 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 인쇄회로기판과 제 1 및 제 2 액츄에이터의 연결부에 개재되는 복수 개의 제 1 및 제 2 비드;를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 비드는 서로 간섭되지 않는 위치에 배치될 수 있다.
상기 연결부는 일단은 상기 액츄에이터 모듈과 통전 가능하게 연결되고, 타단은 상기 인쇄회로기판과 통전 가능하게 연결될 수 있다.
액츄에이터를 이용하여 오토 포커싱 기능과 손떨림 보정 기능을 구현할 때, 조립성을 향상시킬 수 있다.
또한, 렌즈 조립 공정 중에 발생하는 충격 및 하중이 액츄에이터로 전달되는 것을 최소화할 수 있다.
또한, 오토 포커싱 모듈과 손떨림 보정 모듈을 하나의 액츄에이터 모듈을 형성하므로, 카메라 모듈 조립 공정이 간소화될 수 있다.
도 1 내지 도 3은 제 1 실시예에 따른 카메라 모듈의 액츄에이터 모듈의 조립 과정을 개략적으로 도시한 도면,
도 4 내지 도 6은 제 2 실시예에 따른 카메라 모듈의 액츄에이터 모듈의 조립 과정을 개략적으로 도시한 도면,
도 7은 제 1 및 제 2 실시예에 따른 액츄에이터 모듈을 렌즈 배럴에 조립하는 과정을 개략적으로 도시한 도면,
도 8은 액츄에이터 모듈이 결합된 렌즈 배럴을 이미지 센서가 실장되는 인쇄회로기판에 조립하는 과정을 개략적으로 도시한 도면, 그리고,
도 9는 액츄에이터 모듈과 인쇄회로기판을 전기적으로 연결하는 과정을 도시한 도면이다.
이하, 본 실시예를 도면을 참고하여 설명한다.
도 1 내지 도 3은 제 1 실시예에 따른 카메라 모듈의 액츄에이터 모듈의 조립 과정을 개략적으로 도시한 도면, 도 4 내지 도 6은 제 2 실시예에 따른 카메라 모듈의 액츄에이터 모듈의 조립 과정을 개략적으로 도시한 도면, 도 7은 제 1 및 제 2 실시예에 따른 액츄에이터 모듈을 렌즈 배럴에 조립하는 과정을 개략적으로 도시한 도면, 도 8은 액츄에이터 모듈이 결합된 렌즈 배럴을 이미지 센서가 실장되는 인쇄회로기판에 조립하는 과정을 개략적으로 도시한 도면, 그리고, 도 9는 액츄에이터 모듈과 인쇄회로기판을 전기적으로 연결하는 과정을 도시한 도면이다.
본 실시예에 따른 카메라 모듈은 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이 오토 포커싱 기능을 수행하는 모듈과 손떨림 보정 기능을 수행하는 모듈을 일체로 또는 하나의 패키지로 구성한 액츄에이터 모듈(30)을 구비하는 것을 특징으로 한다.
제 1 실시예에 따른 액츄에이터 모듈(30)은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 인쇄회로기판(110), 제 2 인쇄회로기판(210), 제 1 및 제 2 액츄에이터(150)(250), 제 1 및 제 2 무빙렌즈(151)(251)를 포함할 수 있다.
제 1 인쇄회로기판(110)은 F-PCB나 PCB 또는 회로연결을 위한 다른 기판으로 마련될 수 있으며, 도시된 바와 같이 일측 면에 복수 개의 단자 연결을 위한 제 1 비드(111)를 포함할 수 있다. 제 1 인쇄회로기판(110)의 하측면에는 제 1 지지부(120)가 마련될 수 있다.
제 2 인쇄회로기판(210)은 F-PCB나 PCB 또는 회로연결을 위한 다른 기판으로 마련될 수 있으며, 도시된 바와 같이 일측 면에 복수 개의 단자 연결을 위한 제 2 비드(211)를 포함할 수 있다. 제 2 인쇄회로기판(210)의 하측면에는 제 2 지지부(220)가 마련될 수 있다.
한편, 상기 제 1 및 제 2 인쇄회로기판(110)(210)은 도시된 바와 같이 서로 반대 방향으로 연장 형성되는 것이 좋으나 이에 한정되는 것은 아니며, 또한 상기 제 1 및 제 2 비드(111)(211)는 서로 간섭되지 않도록 배치될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제 1 및 제 2 비드(111)(211)는 제 1 및 제 2 액츄에이터(150)(250)에 형성된 미도시된 단자부와 연결되어, 이 단자부들을 통해 제 1 및 제 2 인쇄회로기판(110)(210)을 통해 공급되는 전원 및 제어신호를 전달할 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이 제 1 실시예에 따른 액츄에이터 모듈(30)은 제 1 인쇄회로기판(110)에 제 1 액츄에이터(150)를 패키징 하는 공정과 제 2 인쇄회로기판(210)에 제 2 액츄에이터(250)를 패키징 하는 공정을 개별적으로 동시에 수행할 수 있다. 그리고, 도 2에 도시된 바와 같이 패키징 된 제 1 및 제 2 인쇄회로기판(110)(210)에 제 1 및 제 2 무빙렌즈(151)(251)를 실장 한 후, 도 3과 같이 제 1 및 제 2 지지부(120)(220) 및 제 1 액츄에이터(150)의 상단을 지지하는 제 3 지지부(320)를 결합하여 액츄에이터 모듈(30)을 형성할 수 있다.
제 2 실시예에 따른 액츄에이터 모듈(30)은 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 기본적인 구성은 상기한 제 1 실시예와 동일하지만, 조립 공정에 차이가 있다.
즉, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 제 1 및 제 2 인쇄회로기판(110)(210)과, 제 1 및 제 2 액츄에이터(150)(250) 및 제 1 내지 제 3 지지부(120)(220)(320)의 결합 및 패키징 공정을 한꺼번에 수행할 수 있다. 그리고, 도 6에 도시된 바와 같이, 패키징 및 조립이 완료된 제 1 및 제 2 인쇄회로기판(110)(210)과 제 1 및 제 2 액츄에이터(150)(250)에 제 1 및 제 2 무빙렌즈(151)(251)를 가장 마지막에 실장 할 수도 있다.
한편, 상기한 제 1 및 제 2 액츄에이터(150)(250)는 제 1 및 제 2 무빙렌즈(151)(251) 각각을 움직일 수 있는 모듈로서, 마이크로 액츄에이터, 실리콘 액츄에이터, 디스크형태의 액츄에이터, 실리콘 액츄에이터, VCM(Voice Coil Motor), 압전/폴리머 렌즈(Piezo/Polymer lens)를 사용하거나, 옵티컬 다이어프램, 액정 마이크로 렌즈 등을 사용하는 것도 가능하다. 그러나 제 1 및 제 2 액츄에이터(150)(250)의 구성을 이와 같이 한정하는 것은 아니며, 카메라 모듈의 설계에 따라 다양하게 구성될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 제 1 액츄에이터(150)는 오토 포커싱 기능을 수행하도록 구성하고, 제 2 액츄에이터(250)는 손떨림 보정 기능을 수행하도록 구성할 수 있는데, 이를 한정하는 것은 아니며, 반대로 구성하는 것도 가능하다.
상기한 제 1 및 제 2 실시예와 같이 액츄에이터 모듈(30)이 형성되면, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 액츄에이터 모듈(30)을 적어도 한 장 이상의 렌즈(21)가 설치된 렌즈 배럴(20)에 결합할 수 있다. 상기 액츄에이터 모듈(30)의 위치는 다양하게 배치될 수 있는데, 본 실시예에 따르면, 도시된 바와 같이 렌즈 배럴(20)의 상측에 설치 가능하며, 이는 액츄에이터 모듈(30)에 설치되는 제 1 및 제 2 무빙렌즈(151)(251)의 움직일 수 있는 가동 범위를 가장 폭 넓게 마련할 수 있기 때문이다. 액츄에이터 모듈(30)과 렌즈 배럴(20)의 결합은 접착제, 에폭시, 양면테이프 등과 같은 접착부재를 사용하여 결합할 수도 있고, 열 융착 또는 초음파 융착과 같이 각각을 구성하는 몸체 부재들을 서로 연결하여 결합하는 것도 가능하다. 또는 도시하지는 않았지만, 상보적인 결합구조를 형성하여 물리적으로 결합하는 것도 가능하다.
이와 같이 액츄에이터 모듈(30)과 렌즈 배럴(20)을 결합한 후, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 렌즈 배럴(20)의 하측으로 이미지 센서(11)가 실장 된 인쇄회로기판(10)을 결합할 수 있다. 이때, 상기 인쇄회로기판(10)에는 적어도 한 쌍 이상의 단자부(12)를 구성하여, 이 단자부(12)를 연결부(22)에 연결하여 렌즈 배럴(20)과 액츄에이터 모듈(30) 측에 전원 및 제어신호를 전달할 수 있다. 이때, 상기 단자부(12)는 인쇄회로기판(10)의 표면에 돌출되도록 형성할 수도 있고, 오목하게 형성하여 외부에 돌출되지 않도록 형성하거나 평평하게 형성하는 것도 가능하다.
즉, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 및 제 2 인쇄회로기판(110)(210)은 인쇄회로기판(10)과 연결되는 렌즈 배럴(20)의 연결부(22)에 결합될 수 있다. 상기 연결부(22)는 도시된 바와 같이, 일단은 상기 제 1 및 제 2 인쇄회로기판(110)(210)과 연결되고, 타단은 인쇄회로기판(10)과 연결되어, 이들을 서로 통전 가능하게 연결할 수 있다. 상기 연결부(22)의 구성은 다양하게 마련될 수 있는데, 금속 재질의 터미널 부재를 렌즈 홀더(20)에 구성할 수도 있고, 공지의 표면전극형성 기술을 이용하여 렌즈 홀더(20) 표면에 배선을 위한 전자회로 패턴층을 구성할 수도 있고, 별도의 배선부재를 이용하여 배선을 형성하는 것도 가능하다.
또한, 도시하지는 않았으나, 상기 제 1 및 제 2 인쇄회로기판(110)(210)을 대신하여, 렌즈 홀더(20)의 표면에 공지의 표면전극형성 기술을 이용한 전자회로 패턴층을 구성하거나, 별도의 배선부재를 이용하여 상기 제 1 및 제 2 액츄에이터(150)(250)와 인쇄회로기판(10)을 통전 가능하게 연결하는 것도 가능하다.
이와 같이 복수 개의 기능을 수행하는 액츄에이터 모듈(30)을 구성하여, 카메라 모듈 조립 시 제 1 및 제 2 무빙렌즈(151)(251)를 제 1 및 제 2 액츄에이터(150)(250)의 조립 공정이 완료된 후에 조립하면, 제 1 및 제 2 무빙렌즈(151)(251)의 조립 공정 중에 발생할 수 있는 조립 불량을 최소화할 수 있으며, 카메라 모듈의 조립성이 향상될 수 있다.
특히, 제 1 및 제 2 지지부(120)(220)에 제 1 및 제 2 액츄에이터(150)(250)가 지지된 후에, 상기 제 1 및 제 2 액츄에이터(150)(250)에 제 1 및 제 2 무빙렌즈(151)(251)를 각각 조립하기 때문에, 렌즈 조립 공정 중에 발생되는 힘이 제 1 및 제 2 액츄에이터(150)(250)에 직접 전달되지 않아 조립 과정에서 발생될 수 있는 제품 불량을 최소화할 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
20; 렌즈 배럴 21; 렌즈
30; 액츄에이터 모듈 110; 제 1 인쇄회로기판
120; 제 1 지지부 150; 제 1 액츄에이터
151; 제 1 무빙렌즈 210; 제 2 인쇄회로기판
220; 제 2 지지부 250; 제 2 액츄에이터
251; 제 2 무빙렌즈 320; 제 3 지지부

Claims (15)

  1. 이미지 센서가 실장되는 인쇄회로기판;
    상기 인쇄회로기판에 설치되며, 적어도 한 장 이상의 렌즈가 설치되는 렌즈 배럴;
    상기 렌즈 배럴의 상부에 배치되며, 상기 이미지 센서에 결상되는 화상의 오토 포커싱 기능과 손떨림 기능을 각각 수행하는 액츄에이터 모듈; 및
    상기 렌즈 배럴에 형성되어, 상기 액츄에이터 모듈과 통전 가능하게 연결되는 연결부를 포함하며,
    상기 액츄에이터 모듈은,
    제1인쇄회로기판;
    상기 제1인쇄회로기판의 상면에 전기적으로 결합되는 제1액츄에이터;
    상기 제1액츄에이터에 의해 움직이는 제1무빙렌즈;
    상기 제1인쇄회로기판의 하면에 배치되는 제1지지부;
    상기 제1지지부의 하면에 상면이 지지되는 제2인쇄회로기판;
    상기 제2인쇄회로기판의 상면에 전기적으로 결합되는 제2액츄에이터;
    상기 제2액츄에이터에 의해 움직이는 제2무빙렌즈; 및
    상기 제2인쇄회로기판의 하면에 배치되어, 상기 렌즈 배럴의 상면에 결합되는 제2지지부를 포함하며,
    상기 제1인쇄회로기판과 상기 제2인쇄회로기판은 각각 상기 연결부에 연결되는 카메라 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 무빙렌즈는 상기 제 1 및 제 2 액츄에이터의 조립 공정 후에 조립되는 카메라 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1인쇄회로기판은 상기 제1지지부에 패키징되고,
    상기 제2인쇄회로기판은 상기 제2지지부에 패키징되는 카메라 모듈.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 무빙렌즈는,
    상기 제 1 및 제 2 지지부의 조립공정 이전에 상기 제 1 및 제 2 액츄에이터에 조립되는 카메라 모듈.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 무빙렌즈는,
    상기 제 1 및 제 2 지지부의 조립공정 이후에 상기 제 1 및 제 2 액츄에이터에 조립되는 카메라 모듈.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 인쇄회로기판의 상측면에는 상기 제 1 지지부와 대응되는 제 3 지지부가 마련되어 상기 제 1 액츄에이터를 지지하는 카메라 모듈.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 인쇄회로기판의 상측면에는 상기 제 1 지지부와 대응되는 제 3 지지부가 마련되어 상기 제 1 액츄에이터를 지지하고,
    상기 제 1 내지 제 3 지지부는 서로 대응되는 크기로 구성되며, 한꺼번에 결합되는 카메라 모듈.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 인쇄회로기판은 F-PCB로 구성되는 카메라 모듈.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 인쇄회로기판과 제 1 및 제 2 액츄에이터의 연결부에 개재되는 복수 개의 제 1 및 제 2 비드;를 포함하며,
    상기 제 1 및 제 2 비드는 서로 간섭되지 않는 위치에 배치되는 카메라 모듈.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 연결부는,
    일단은 상기 액츄에이터 모듈과 통전 가능하게 연결되고, 타단은 상기 인쇄회로기판과 통전 가능하게 연결되는 카메라 모듈.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 제1액츄에이터 및 상기 제1무빙렌즈는 상기 제3지지부의 내측에 배치되고,
    상기 제2액츄에이터 및 상기 제2무빙렌즈는 상기 제1지지부의 내측에 배치되는 카메라 모듈.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈 배럴의 하면에는 상기 연결부가 결합되는 결합홈이 배치되는 카메라 모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 렌즈 배럴의 하부에는 타 영역보다 단면적이 크게 형성되는 확장부가 배치되고,
    상기 결합홈은 상기 확장부와 상, 하 방향으로 오버랩(overlab)되게 배치되며,
    상기 제1인쇄회로기판 또는 상기 제2인쇄회로기판은 상기 확장부를 통해 상기 연결부와 결합되는 카메라 모듈.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1액츄에이터는 오토 포커싱 기능을 수행하고,
    상기 제2액츄에이터는 손떨림 보정 기능을 수행하는 카메라 모듈.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1렌즈는 상, 하면 중앙부가 볼록한 형상이고,
    상기 제2렌즈는 상, 하면 중앙부가 오목한 형상인 카메라 모듈.

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