KR20200072256A - 렌즈 어셈블리 및 이를 포함하는 카메라 모듈 - Google Patents

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KR20200072256A
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장대식
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

실시예는 렌즈 어셈블리 및 이를 포함하는 카메라 모듈에 관한 것이다.
실시예에 따른 렌즈 어셈블리는 하우징(20)과, 상기 하우징(20)에 배치되는 제1군 렌즈 어셈블리(210) 및 상기 제1군 렌즈 어셈블리(210)의 일측에 배치되는 제2군 렌즈 어셈블리(320)를 포함할 수 있다.
상기 제1군 렌즈 어셈블리(210)는 고정형 렌즈 어셈블리이며, 제1 렌즈 군(211) 및 액체 렌즈(215)를 포함할 수 있다.
상기 제2군 렌즈 어셈블리(320)는 이동형 렌즈 어셈블리이며, 제2 렌즈 군(220)을 포함할 수 있다.
실시예에서 상기 제1군 렌즈 어셈블리(210)는 전체적으로 음(-)의 굴절능을 가지며, 상기 제2군 렌즈 어셈블리(320)는 전체적으로 양(+)의 굴절능을 가질 수 있다.

Description

렌즈 어셈블리 및 이를 포함하는 카메라 모듈{Lens assembly and Camera module comprising the same}
실시예는 렌즈 어셈블리 및 그를 포함하는 카메라 모듈에 관한 것이다.
카메라 모듈은 피사체를 촬영하여 이미지 또는 동영상으로 저장하는 기능을 수행하며, 휴대폰 등의 이동단말기, 노트북, 드론, 차량 등에 장착되고 있다.
한편, 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북 등의 휴대용 디바이스에는 초소형 카메라 모듈이 내장되며, 이러한 카메라 모듈은 이미지 센서와 렌즈 사이의 간격을 자동 조절하여 렌즈의 초점거리를 정렬하는 오토포커스(Autofocus, AF) 기능을 수행할 수 있다.
또한 최근 카메라 모듈은 줌 렌즈(zoom lens)를 통해 원거리의 피사체의 배율을 증가 또는 감소시켜 촬영하는 줌 업(zoom up) 또는 줌 아웃(zoom out)의 주밍(zooming) 기능을 수행할 수 있다.
또한 최근 카메라 모듈은 영상 흔들림 방지(Image Stabilization, IS)기술을 채용하여 불안정한 고정장치 혹은 사용자의 움직임에 기인한 카메라의 움직임으로 인한 영상의 흔들림을 보정하거나 방지하는 기술이 채용되고 있다.
이러한 영상 흔들림 방지(IS) 기술에는 광학적 영상 흔들림 방지(Optical Image Stabilizer, OIS)기술과 이미지 센서를 이용한 영상 흔들림 방지기술 등이 있다.
OIS기술은 빛의 경로를 변화시킴으로써 움직임을 보정하는 기술이며, 이미지 센서를 이용한 영상 흔들림 방지기술은 기계적인 방식과 전자적인 방식으로 움직임을 보정하는 기술인데, OIS기술이 더 많이 채용되고 있다.
한편, 이미지센서는 고화소로 갈수록 해상도가 높아져 화소(Pixel)의 크기가 작아지는데, 화소가 작아지면 동일한 시간에 받아들이는 빛의 양이 감소하게 된다. 따라서 고화소 카메라일수록 어두운 환경에서는 셔터속도가 느려지면서 나타나는 손떨림에 의한 이미지의 흔들림이 더욱 심하게 나타난다.
이에 따라 어두운 야간이나 동영상에서 고화소 카메라를 이용하여 변형 없는 이미지를 촬영하기 위해 OIS 기능은 최근 필수적으로 채용되고 있다.
한편, OIS 기술은 카메라의 렌즈나 이미지센서를 움직여 광로(Optical path)를 수정함으로써 화질을 보정하는 방식인데, 특히 OIS 기술은 자이로 센서(gyro sensor)를 통해 카메라의 움직임을 감지하고 이를 바탕으로 렌즈나 이미지 센서가 움직여야 할 거리를 계산하게 된다.
예를 들어, OIS 보정 방식은 렌즈 이동 방식과 모듈 틸팅(Tilting) 방식이 있다. 렌즈 이동 방식은 이미지센서의 중심과 광축을 재정렬하기 위해 카메라모듈 내에 있는 렌즈만 이동시킨다. 반면, 모듈 틸팅 방식은 렌즈와 이미지센서를 포함한 전체 모듈을 움직이는 방식이다.
특히 모듈 틸팅 방식은 렌즈이동 방식에 비해 보정범위가 더 넓으며 렌즈와 이미지센서 사이의 초점거리가 고정되어 있기 때문에 이미지의 변형을 최소화 할 수 있다.
한편, 렌즈 이동 방식의 경우 렌즈의 위치와 이동을 감지하기 위해 홀 센서(Hall sensor)를 사용한다. 반면, 모듈 틸팅방식에서는 모듈의 이동을 감지하기 위해 포토리플렉터(Photo reflector)를 사용한다. 그러나 두 방식 모두 카메라 사용자의 이동을 감지하기 위해서는 자이로 센서(gyro sensor)를 사용한다. OIS 컨트롤러는 사용자의 이동을 보상하기 위해 렌즈 또는 모듈이 이동해야 할 위치를 예측하는데 자이로 센서가 인식한 데이터를 이용한다.
그런데, 종래기술에서 카메라 모듈은 줌 렌즈(zoom lens)를 이용한 줌 업(zoom up) 또는 줌 아웃(zoom out)의 주밍(zooming) 기능을 수행하기 위해서는 이동렌즈 군이 최소한 2개 이상이 필요하게 되는 문제가 있고, 영상 흔들림 방지(Image Stabilization, IS)기술을 수행하기 위해서는 렌즈 이동 또는 모듈 틸팅(Tilting)을 위한 별도 액츄에이터가 필요하다.
이에 따라 종래기술에서는 이동렌즈군의 구동부 간의 간섭이 발생하는 문제가 있다.
예를 들어, 종래 OIS 기술에서는 OIS용 자석과 AF용 자석과 근접하여 자계 간섭을 일으켜 구동을 어렵게 하는 문제가 있다.
실시예는 구동부 간의 간섭 발생을 방지하여 효율적인 광학계의 정렬이 가능한 렌즈 어셈블리 및 그를 포함하는 카메라 모듈을 제공하고자 한다.
또한 실시예는 슬림한(Slim) 사이즈로 줌을 구현할 수 있는 렌즈 어셈블리 및 그를 포함하는 카메라 모듈을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 렌즈어셈블리는 제1군 렌즈 어셈블리; 및 상기 제1군 렌즈 어셈블리)의 일측에 배치되는 제2군 렌즈 어셈블리를 포함하고, 상기 제1군 렌즈 어셈블리는 제1 렌즈 군 및 액체 렌즈를 포함할 수 있다.
상기 제2군 렌즈 어셈블리는 제2 렌즈 군을 포함하며, 상기 제1군 렌즈 어셈블리를 구성하는 광학계는 음(-)의 굴절능을 가지며, 상기 제2군 렌즈 어셈블리을 구성하는 광학계는 양(+)의 굴절능을 가질 수 있다.
상기 제2군 렌즈 어셈블리는 복수의 렌즈를 포함하고, 상기 복수의 렌즈 중 상기 제1군 렌즈 어셈블리에 가장 근접하게 배치되는 렌즈의 상기 제1군 렌즈 어셈블리측 면은 볼록면일 수 있다.
상기 제1군 렌즈 어셈블리와 상기 제2 렌즈 군 사이의 간격은 망원(Tele)으로 갈수록 가까워질 수 있다.
실시예에서 망원 위치의 Fno(TeleFno)/광각 위치의 Fno(WideFno) 값이 1 보다 클 수 있다.
상기 제1 렌즈 군과 상기 제2 렌즈 군 각각은 복수의 렌즈를 포함하고, 상기 액체 렌즈는 상기 제1 렌즈 군과 상기 제2 렌즈군 사이에 배치될 수 있다.
상기 제1 렌즈 군은 제1 렌즈와 제2 렌즈를 포함하고, 상기 제2 렌즈 군은 제3 렌즈 내지 제6 렌즈를 포함할 수 있다.
실시예에 따른 카메라 모듈은 상기 렌즈 어셈블리를 포함하고, 상기 제1군 렌즈 어셈블리와 상기 제2군 렌즈 어셈블리가 배치되는 하우징; 및 상기 하우징의 일측에 배치되는 이미지 센서;를 포함할 수 있다.
또한 상기 액체 렌즈는 서로 계면을 형성하는 제1 액체와 제2 액체를 포함하며,
상기 계면의 형상을 조절하여 AF(auto focusing)기능을 수행하고,
상기 제2 렌즈군의 물리적인 위치가 조절되어 줌(zoom)을 수행할 수 있다.
또하 상기 제1군 렌즈 어셈블리는 복수의 렌즈가 배치되는 렌즈 배럴과 상기 렌즈 배럴에 배치되는 마그넷을 포함하고, 상기 마그넷과 대면하는 코일을 포함할 수 있다.
또한 실시예에 따른 렌즈어셈블리는 하우징(20)과, 상기 하우징(20)에 배치되는 제1군 렌즈 어셈블리(210) 및 상기 제1군 렌즈 어셈블리(210)의 일측에 배치되는 제2군 렌즈 어셈블리(320)를 포함할 수 있다.
상기 제1군 렌즈 어셈블리(210)는 고정형 렌즈 어셈블리이며, 제1 렌즈 군(211) 및 액체 렌즈(215)를 포함할 수 있다.
상기 제2군 렌즈 어셈블리(320)는 이동형 렌즈 어셈블리이며, 제2 렌즈 군(220)을 포함할 수 있다.
실시예에서 상기 제1군 렌즈 어셈블리(210)는 전체적으로 음(-)의 굴절능을 가지며, 상기 제2군 렌즈 어셈블리(320)는 전체적으로 양(+)의 굴절능을 가질 수 있다.
상기 제2군 렌즈 어셈블리(320)의 1면은 볼록 렌즈로 구성될 수 있다.
상기 제1군 렌즈 어셈블리(210)와 상기 제2군 렌즈 어셈블리(320)의 간격은 망원(Tele)으로 갈수록 가까워질 수 있다.
실시예에서 망원 위치의 Fno(TeleFno) /광각 위치의 Fno(WideFno) 값이 1 보다 클 수 있다.
실시예의 카메라 모듈은 상기 렌즈 어셈블리를 포함할 수 있다.
실시예는 구동부 간의 간섭 발생을 방지하여 효율적인 광학계의 정렬이 가능한 렌즈 어셈블리 및 그를 포함하는 카메라 모듈을 제공할 수 있다.
또한 실시예에 의하면, 액체 렌즈(215)를 포함하는 고정형 제1군 렌즈 어셈블리(210)와 구동되는 제2군 렌즈 어셈블리(320)를 포함하므로 슬림한(Slim) 사이즈로 줌을 구현할 수 있는 렌즈 어셈블리 및 그를 포함하는 카메라 모듈을 제공할 수 있는 기술적 효과가 있다.
도 1은 실시예의 카메라 모듈을 나타낸 사시도.
도 2는 실시예의 카메라 모듈에서 광학계 제1 배치구조.
도 3은 도 2에 도시된 실시예의 카메라 모듈에서 액체 렌즈의 개념도.
도 4는 도 2에 도시된 실시예의 카메라 모듈에서 광학계 제1 배치구조에서의 수차특성 데이터.
도 5는 실시예의 카메라 모듈에서 광학계 제2 배치구조.
도 6은 도 5에 도시된 실시예의 카메라 모듈에서 액체 렌즈의 개념도.
도 7은 도 5에 도시된 실시예의 카메라 모듈에서 광학계 제2 배치구조에서의 수차특성 데이터.
도 8a는 실시예에 따른 카메라 모듈에서 제2군 렌즈 어셈블리의 구동부의 예시도.
도 8b는 실시예에 따른 카메라 모듈에서 제2군 렌즈 어셈블리의 구동부의 구동 예시도.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 실시예를 상세히 설명한다. 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 실시예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 실시예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
"제1", "제2" 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 또한, 실시예의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 실시예의 범위를 한정하는 것이 아니다.
실시예의 설명에 있어서, 각 element의 "상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)”로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
또한, 이하에서 이용되는 "상/상부/위" 및 "하/하부/아래" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서 이용될 수도 있다.
(실시예)
도 1은 실시예에 따른 카메라 모듈(100)의 사시도다.
도 1에 도시된 x-y-z 축 방향에서, xz평면이 지면을 나타내며, z축은 광축(optic axis) 방향 또는 이와 평행방향을 의미하며, x축은 지면(xz평면)에서 z축과 수직인 방향을 의미하고, y축은 지면과 수직방향을 의미할 수 있다.
우선 도 1을 참조하면, 실시예에 따른 카메라 모듈(100)은 소정의 하우징(20)에 각종 광학계들이 배치되고(도 2 참조), 하우징(20)의 일측면은 베이스(30)와 결합된다.
상기 하우징(20)의 재질은 플라스틱, 유리계열의 에폭시, 폴리카보네이트, 금속 또는 복합재료 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.
상기 베이스(30)는 상기 하우징(20)과 형상끼워 맞춤 또는 접착제에 의해 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 하우징(20)의 측면에는 훅(20H)이 돌출될 수 있고, 상기 베이스(30)는 상기 훅(20H)에 대응되는 위치에 구멍이 형성되며, 상기 하우징(20)의 훅(20H)이 베이스(30)의 구멍에 장착되어 베이스(30)와 하우징(20)이 결합될 수 있다. 더불어, 접착제를 사용하여 베이스(30)가 하우징(20)에 안정적으로 결합될 수도 있다.
또한 상기 베이스(30)와 하우징(20)은 핀(50)과 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 핀(50)은 광축에 평행하게 이격되어 배치된 제1 핀(51), 제2 핀(52)을 포함할 수 있다. 상기 제1 핀(51)과 제2 핀(52)은 일측은 상기 베이스(30)와 타측은 상기 하우징(20)과 결합되어 고정될 수 있다.
상기 핀(50)은 이후 설명될 도 8a 및 도 8b과 같이, 이동형(moving)인 제2군 렌즈 어셈블리(320)의 이동 가이드 기능을 수행할 수 있으며, 단수 또는 복수로 구비될 수 있다. 상기 핀(50)은 로드(rod) 또는 샤프트(shaft)로 명명될 수 있다.
실시예에서 광축 방향과 지면에서 수직한 x축 방향으로 상기 하우징(20)의 일측에 구동부(310)가 배치될 수 있다. 구동부(310)는 회로기판(312)과 코일(314)을 포함할 수 있으며 코일은 배럴에 배치되는 마그넷과 대면하도록 배치될 수 있고, 회로기판은 하우징에 배치될 수 있다. 또한 상기 하우징(20) 하측에 제1 회로기판(미도시)이 배치되어 하우징(20) 내부의 렌즈 구동부들과 전기적으로 연결될 수 있다. 구동부(310)와 핀(50)의 기술적 특징에 대해서는 후술하기로 한다.
다음으로, 도 2는 실시예의 카메라 모듈에서 광학계 제1 배치구조, 예를 들어 광각 위치(wide position)에서의 배치구조이며, 도 3은 도 2에 도시된 실시예의 카메라 모듈에서 액체 렌즈(215)의 개념도이다.
실시예의 카메라 모듈에서 광학계 제1 배치구조, 예를 들어 광각 위치(wide position)에서 EFL(Equivalent Focal Length)은 약 7.5일 수 있으며, Fno(F number)는 약 2.1일 수 있다. 실시예에서 Fno는 F/D(F: focal length, D: 유효구경)이고, Fno의 값이 올라갈 수록 빛(광)의 양이 줄어든다.
도 2를 참조하면 실시예의 카메라 모듈은 하우징(20)에 배치되는 제1군 렌즈 어셈블리(210)와, 상기 제1군 렌즈 어셈블리(210)의 일측에 배치되며 제2 렌즈 군(220)을 구비하는 제2군 렌즈 어셈블리(320)(도 8a 참조)를 포함할 수 있다.
상기 제1군 렌즈 어셈블리(210)는 상기 하우징(20)에 렌즈들의 위치가 고정되는 고정형(fixed) 렌즈 어셈블리이며, 제1 렌즈 군(211) 및 액체 렌즈(215)를 포함할 수 있다.
또한 상기 제2군 렌즈 어셈블리(320)는 상기 하우징에서 물리적인 위치가 이동 가능한 이동형(moving) 렌즈 어셈블리이며, 제2 렌즈 군(220)을 포함할 수 있다.
실시예에 의하면, 액체 렌즈(215)를 포함하는 고정형 제1군 렌즈 어셈블리(210)와 구동되는 제2군 렌즈 어셈블리(320)를 포함하므로 슬림한(Slim) 사이즈로 줌을 구현할 수 있는 렌즈 어셈블리 및 그를 포함하는 카메라 모듈을 제공할 수 있는 기술적 효과가 있다.
실시예에 의하면, 카메라 모듈은 도시되지는 않았으나 전체적인 광 경로를 변경 시키는 프리즘, 제1 렌즈 어셈블리, 제2 어셈블리 및 이미지 센서를 포함할 수 있으며 제1 렌즈 어셈블리와 제2 렌즈 어셈블리는 프리즘과 이미지 센서 사이에 배치되도록 광학계를 구성할 수 있다.
프리즘은 예를 들면 삼각기둥 형상을 가질 수 있으며 이 때 삼각 기둥의 제1 면으로 입사된 광 경로는 변경되어 반사될 수 있다. 프리즘의 제1 면으로 입사된 광은 제1 렌즈 어셈블리와 제2 렌즈 어셈블리를 향해 광 경로가 변경될 수 있다.
또한 실시예는 상기 제1군 렌즈 어셈블리(210)와 상기 제2군 렌즈 어셈블리(320) 사이에 조리개(230)를 더 포함할 수 있다.
또한 실시예는 상기 제2 렌즈 군(220)과 소정의 이미지센서(미도시) 사이에 적외선 차단필터(240)를 포함할 수 있으며, 상기 적외선 차단필터(240)는 단일 또는 복수로 포함할 수 있다. 또한 실시예에서 상면(250)은 CCD 또는 CMOS 이미지 센서일 수 있다.
실시예의 제1군 렌즈 어셈블리(210)에서 제1 렌즈 군(211)은 단일 또는 복수매의 고정 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 렌즈 군(211)은 제1-1 렌즈(211a)와 제1-2 렌즈(211b)를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제1-2 렌즈(211b)는 액체 렌즈(215)와 인접하게 배치될 수 있다. 상기 제1-1 렌즈(211a)와 제1-2 렌즈(211b)는 플라스틱렌즈 또는 유리렌즈 일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로 도 3은 도 2에 도시된 실시예의 카메라 모듈에서 렌즈모듈의 광각 위치(wide position)에서의 액체 렌즈(215)의 개념도이다.
실시예에서 제1군 렌즈 어셈블리(210)의 액체 렌즈(215)는 제1 액체를 포함하는 제1 액체렌즈(LL1)와, 상기 제1 액체와 서로 혼합되지 않는 제2 액체를 포함하는 제2 액체렌즈(LL2)를 포함할 수 있다.
또한 상기 액체 렌즈(215)는 상기 제1 액체렌즈(LL1)의 물체측(object side)을 밀폐하는 제1 플레이트(215a)와, 상기 제2 액체렌즈(LL2)의 상측을 밀폐하는 제2 플레이트(215b)를 포함할 수 있다.
상기 제1 액체 또는 제2 액체는 도전성 또는 유극성의 액체로 이루어지며, 인가되는 전압에 따라 제1 액체와 제2 액체 사이에 형성되는 액체 경계면의 곡률반경이 변하게 되며, 이러한 액체 경계면이 굴절면의 역할을 수행하게 된다.
다시 도 2를 참조하면, 실시예에서 제2군 렌즈 어셈블리(320)는 이동형(moving) 렌즈 어셈블리이며, 제2 렌즈 군(220)을 포함할 수 있다.
상기 제2 렌즈 군(220)은 단일 또는 복수매의 고정 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 렌즈 군(220)은 제2-1 렌즈(221), 제2-2 렌즈(222), 제2-3 렌즈(223), 및 제2-4 렌즈(224)를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 그 재질은 프라스틱렌즈 또는 유리렌즈 일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
아래 표 1은 실시예의 제1군 렌즈 어셈블리(210)와 제2 렌즈 군(220)에서의 렌즈 데이터이다. 실시예에서 제1군 렌즈 어셈블리(210)와 제2 렌즈 군(220)의 재질(material)은 플라스틱인 실시예이며, 다만, 적외선 차단필터(240)는 D263T의 유리(glass) 재질을 포함할 수 있다.
면 번호 Radius Thickness material Semi aperture Conic Constant (K)
1 7.212915437 1.608238949 661000.204 2.81269392 -3.257662455
2 15.90122705 1.20638812 2.3 32.04004368
3 -5.984785145 0.195295217 'APL5514' 2.123772343 -2.996419149
4 9.62159735 0.187525991 2.048422562 -34.97086272
5 Tele시 내부 R값이 infinity에서 7.96 으로 변경됨 0.81 액체렌즈 2.04828868
6 1.00E+18 0.2 2.0234874
7 1.00E+18 2.372031364 2.018705672
8 3.066338049 1.279083036 'APL5514' 2 -0.944488179
9 -4.145820689 0.126765141 1.993821624 0.988960622
10 -7.060251308 3.073898563 661000.204 1.923165131 9.111102766
11 14324.58099 0.297073016 1.747123492 -7325369294
12 -13.69440987 3.2 661000.204 1.723035866
13 -7.822691255 0.561481124 2.055886478 11.59345796
14 -13.70756391 0.83551504 'APL5514' 2.035951302 0
15 5.296644447 0.967425523 2.170568527 -17.19557459
16 1.00E+18 0.027968636 2.394326478
17 1.00E+18 0.21 'D263T' 2.443474224
18 1.00E+18 0.204135251 2.46768308
한편 위 표1에서 제7 면(S7)의 두께(thickness) 값은 망원(tele)에서는 0.1 값을 가질 수 있으며, 제16면(S17)의 두께 값은 망원(tele)에서는 0.23 값을 가질 수 있다.
또한 실시예에서 상기 제1군 렌즈 어셈블리(210)는 전체적으로 음(-)의 굴절능을 가지며, 상기 제2군 렌즈 어셈블리(320)는 전체적으로 양(+)의 굴절능을 가질 수 있다.
실시예에서 굴절능이 이와 다르게 배치 될 경우 배율 조정에 어려움이 있을 수 있으며, 제1군 렌즈 어셈블리(210)가 이동해야 할 경우 광 경로가 커져 프리즘 사이즈가 커지는 문제가 있다.
실시예에서 제1 렌즈 어셈블리(210)의 제1-1 렌즈(211a)의 초점거리는 18.38049이고 굴절능은 0.054406일 수 있으며, 제1-2 렌즈(211b)의 초점거리는 -6.7218이고 굴절능은 -0.14877일 수 있다.
또한 실시예에서 제2 렌즈 군의 제2-1 렌즈(211)의 초점거리는 3.440979이고 굴절능은 0.290615이며, 제2-2 렌즈(212)의 초점거리는 10.5534이고 굴절능은 -0.09476이며, 제2-3렌즈(213)의 초점거리는 22.39636이고 굴절능은 0.04465이며, 제 2-4렌즈(214)의 초점거리는 -6.88373이고 굴절능은 -0.14527일 수 있다.
액체렌즈의 초점거리는 제2군 어셈블리가 망원 위치(tele position)에 있을 때 -70.4072이고 굴절능은 -0.0142일 수 있고, 광각 위치(wide position)에 있을 때 초점거리는 infinity이고 굴절능은 0일 수 있다.
실시예는 위와 같이 제1 렌즈 어셈블리(210)와 제2 렌즈 군(220)의 각 렌즈의 굴절능을 제어함으로써 최적의 광학계를 구현할 수 있다.
실시예에서 제2군 렌즈 어셈블리(320)의 제2 렌즈 군(220)의 1면은 볼록 렌즈로 구성 될 수 있으며, 오목 렌즈로 구성될 경우 광각 간(Wide point) 구간에서 Fno 값이 2.4 이상으로 늘어나서 밝은 광학계 구성이 어려울 수 있다.
다음으로 도 4는 도 2에 도시된 실시예의 카메라 모듈에서 광학계 제1 배치구조에서의 수차특성 데이터이다. 예를 들어, 도 4(a)는 구면수차 데이터이고, 도 4(b)는 비점수차 데이터이며, 도 4(c)는 왜곡 데이터로서, 실시예의 렌즈 모듈은 시스템의 구현이 가능하다.
다음으로, 도 5는 실시예의 카메라 모듈에서 광학계 제2 배치구조이며, 도 6은 도 5에 도시된 실시예의 카메라 모듈에서 액체 렌즈(215)의 개념도이다.
도 5에 도시된 실시예의 카메라 모듈의 광학계 제2 배치구조에서 망원 위치(tele position)에서 EFL(Equivalent Focal Length)은 약 12.5일 수 있으며, Fno(F number)는 약 3.1일 수 있다.
도 6을 참조하면, 액체 렌즈(215)는 제1 플레이트(215a)와 제2 플레이트(215b) 사이에 배치된 제1 액체(LL1)와 제2 액체 (LL2)가 인가되는 전압에 따라 제1 액체와 제2 액체 사이에 형성되는 액체 경계면의 곡률반경이 변하게 되어 하나의 액체 경계면이 굴절면의 역할을 수행하게 된다.
이를 통해, 실시예에 의하면 액체렌즈의 제1 액체와 제2 액체의 경계면을 제어 함으로 인해 AF(auto-focusing)를 수행할 수 있다.
또한 실시예에 의하면, 액체렌즈(215)의 제1 액체와 제2 액체의 경계면 제어에 의해 OIS기능을 구현 하여 별도의 OIS 구조를 삽입할 필요 없는 기술적 효과가 있다.
이를 통해 실시예에 의하면, 하나의 액체 경계면이 변하여 굴절면의 기능을 수행하는 액체 렌즈(215)를 포함하는 고정형 제1군 렌즈 어셈블리(210)와 구동되는 제2군 렌즈 어셈블리(320)를 포함하므로 슬림한(Slim) 사이즈로 줌을 구현할 수 있는 렌즈 어셈블리 및 그를 포함하는 카메라 모듈을 제공할 수 있는 기술적 효과가 있다.
다음으로 도 7은 도 5에 도시된 실시예의 카메라 모듈에서 광학계 제2 배치구조에서의 수차특성 데이터이다. 예를 들어, 도 7(a)는 구면수차 데이터이고, 도 7(b)는 비점수차 데이터이며, 도 7(c)는 왜곡 데이터로서, 실시예의 렌즈 모듈은 시스템의 구현이 가능하다.
실시예에 의하면, 상기 제1군 렌즈 어셈블리(210)와 상기 제2군 렌즈 어셈블리(320)에 구비된 제2 렌즈 군(220)의 간격은 망원(Tele)으로 갈수록 가까워질 수 있다.
한편, 반대로 가까워질수록 망원(Wide)이 될 경우에는 렌즈 고정 군이 추가로 필요하여, 광학계 조립과 원가가 증가하는 문제가 있다.
또한 실시예에서 망원 위치의 Fno(TeleFno)/광각 위치의 Fno(WideFno) 값이 1 보다 클 수 있다. 한편, 이 값이 1과 같거나 작을 경우에는 제1 군 렌즈 어셈블리의 사이즈가 증가하게 되어 광학계 크기가 커져 소형 광학계를 구성할 수 없게 되는 문제가 있다.
실시예에 의하면, 이동군은 한 개로 구성할 수 있으며 이에 따라 슬림한(Slim) 사이즈로 줌을 구현할 수 있는 렌즈 어셈블리 및 그를 포함하는 카메라 모듈을 제공할 수 있는 기술적 효과가 있다.
다음으로, 도 8a는 실시예에 따른 카메라 모듈에서 제2군 렌즈 어셈블리(320)의 구동부의 예시도이며, 도 8b는 실시예에 따른 카메라 모듈에서 제2군 렌즈 어셈블리(320)의 구동부의 구동 예시도이다.
도 8a를 참조하면, 상기 제2군 렌즈 어셈블리(320)의 렌즈 배럴(112)은 렌즈가 배치되는 제1 영역(112a)과 제1 영역으로부터 연장되어 마그넷 등이 배치되는 제2 영역(112b)을 포함할 수 있다. 상기 제1 영역(112a)은 경통 기능을 하며, 앞서 기술한 제2 렌즈 군(220)이 장착될 수 있다(도 2 또는 도 5 참조).
다음으로, 상기 렌즈 배럴의 제2 영역(112b)에는 마그넷(116)이 배치될 수 있다. 상기 제2 영역은 마그넷이 배치되는 수용 홈이 형성될 수 있다. 상기 제2군 렌즈 어셈블리(320)의 마그넷(116)는 마그넷 구동부일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 마그넷(116)는 영구자석인 마그넷(magnet)을 포함할 수 있다.
도 8b를 참조하여 실시예에 따른 카메라 모듈에서 마그넷(116)과 코일(314)간의 전자기력이 발행되는 상호 작용을 설명하기로 한다.
도 8b와 같이, 실시예에 따른 카메라 모듈에서 마그넷(116)의 착자 방식은 수직 착자 방식일 수 있다. 예를 들어, 실시예에서 마그넷(116)의 N극과 S극은 모두 코일(314)와 마주보도록 착자될 수 있다. 이에 따라 코일(314)에서 전류가 지면에 수직한 y축 방향으로 흐르는 영역에 대응하도록 마그넷(116)의 N극과 S극이 배치될 수 있다.
도 8b를 참조하면, 실시예에서 마그넷(116)의 N극에서 x축 방향으로 자력이 가해지고, 코일(314)에서 y축 반대방향으로 전류가 흐르면 플레밍의 왼손법칙에 따라 z축 방향에 평행한 방향으로 전자기력이 작용하게 된다.
또한 실시예에서 마그넷(126)의 S극에서 x축 반대 방향으로 자력이 가해지고, 코일(314)에서 지면에 수직한 y축 방향으로 전류가 흐르면 플레밍의 왼손법칙에 따라 z축 방향으로 전자기력이 작용하게 된다.
이때 코일(314)을 포함하는 구동부(310)는 고정된 상태이므로, 마그넷(116)이 배치된 무버인 제2군 렌즈 어셈블리(320)가 z축의 반대방향에 평행한 방향으로 이동될 수 있다. 전자기력은 코일(314)에 가해지는 전류에 비례하여 제어될 수 있다.
다시 도 8a를 참조하면, 실시예에서 상기 제2 영역(112b)은 하나 이상의 돌출 부(112p)를 구비함으로써 상기 제2군 렌즈 어셈블리(320)의 광축방향으로의 이동을 가이드 할 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 영역(112b)은 상측으로 돌출된 제1 돌출 부(112p1)를 포함하며, 상기 제1 돌출 부(112p1)에 제1 가이드 홀이 배치될 수 있다.
또한 상기 제2 영역(112b)은, 상측으로 돌출되며 상기 제1 돌출 부(112p1)와 이격배치된 제2 돌출 부(112p2)를 더 포함할 수 있다. 상기 제2 돌출 부(112p2)에 제1 가이드 홀이 배치될 수 있다.
이에 따라 실시예에서 돌출 부(112p)는 상기 제1 돌출 부(112p1)와 상기 제2 돌출 부(112p2)을 포함할 수 있다.
실시예에 의하면 제1 돌출 부(112p1)와 제2 돌출 부(112p2)에 제1 핀(51)이 끼워져서 상기 제2군 렌즈 어셈블리(320)를 광축 방향에 평행하게 정밀 가이드 할 수 있다.
이를 통해 실시예에 의하면 렌즈 배럴(112)의 제1 돌출 부(112p1)와 제2 돌출 부(112p2)에서 제1 핀(51)과 접촉함으로써 상호간의 접촉 면적으로 최소화하여 마찰 저항을 방지할 수 있다. 이에 따라 실시예에 의하면 주밍(zooming) 시 마찰 토크 발생을 방지하여 구동력의 향상, 소비전력의 감소 등의 기술적 효과가 있다.
또한 도 8a를 참조하면, 제1 영역(112a)은 측면으로 돌출된 하나 이상의 돌출 부(112p)를 구비함으로써 상기 제2군 렌즈 어셈블리(320)의 광축방향으로의 이동을 가이드 함과 동시에 상하 측으로 렌즈부의 기울어짐을 방지하여 중심축 틀어짐을 방지할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 영역(112a)은 측면으로 돌출된 제3 돌출 부(112p3)를 포함하며, 상기 제3 돌출 부(112p3)에 제1 가이드 홈이 배치될 수 있다.
실시예에 의하면 제3 돌출 부(112p3)의 제1 가이드 홈에 제2 핀(52)이 끼워져서 상기 제2군 렌즈 어셈블리(320)를 광축방향에 평행하게 정밀 가이드 할 수 있다.
이에 따라 실시예에 의하면 제1 영역(112a) 중 제3 돌출 부(112p3)에서 제2 핀(52)을 지지 함으로써 상하 측으로 렌즈부의 기울어짐을 방지하여 중심축 틀어짐을 방지할 수 있다.
또한 실시예에 의하면 제1 영역(112a) 중 제3 돌출 부(112p3)에서 제2 핀(52)과 접함으로써 마찰면적으로 최소화하여 마찰 저항을 방지하여 주밍(zooming) 시 구동력의 향상, 소비전력의 감소 및 제어특성 향상 등의 기술적 효과가 있다.
실시예는 구동부 간의 간섭 발생을 방지하여 효율적인 광학계의 정렬이 가능한 렌즈 어셈블리 및 그를 포함하는 카메라 모듈을 제공할 수 있다.
또한 실시예에 의하면, 액체 렌즈를 포함하는 고정형 제1군 렌즈 어셈블리와 구동되는 제2군 렌즈 어셈블리를 포함하므로 슬림한(Slim) 사이즈로 줌을 구현할 수 있는 렌즈 어셈블리 및 그를 포함하는 카메라 모듈을 제공할 수 있는 기술적 효과가 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 설정하는 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 제1군 렌즈 어셈블리; 및
    상기 제1군 렌즈 어셈블리)의 일측에 배치되는 제2군 렌즈 어셈블리를 포함하고,
    상기 제1군 렌즈 어셈블리는 제1 렌즈 군 및 액체 렌즈를 포함하고,
    상기 제2군 렌즈 어셈블리는 제2 렌즈 군을 포함하며,
    상기 제1군 렌즈 어셈블리를 구성하는 광학계는 음(-)의 굴절능을 가지며,
    상기 제2군 렌즈 어셈블리을 구성하는 광학계는 양(+)의 굴절능을 가지는 렌즈 어셈블리.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제2군 렌즈 어셈블리는 복수의 렌즈를 포함하고, 상기 복수의 렌즈 중 상기 제1군 렌즈 어셈블리에 가장 근접하게 배치되는 렌즈의 상기 제1군 렌즈 어셈블리측 면은 볼록면인 렌즈 어셈블리.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1군 렌즈 어셈블리와 상기 제2 렌즈 군 사이의 간격은 망원(Tele)으로 갈수록 가까워지는 렌즈 어셈블리.
  4. 제1 항에 있어서,
    망원 위치의 Fno(TeleFno)/광각 위치의 Fno(WideFno) 값이 1 보다 큰 렌즈 어셈블리.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 군과 상기 제2 렌즈 군 각각은 복수의 렌즈를 포함하고,
    상기 액체 렌즈는 상기 제1 렌즈 군과 상기 제2 렌즈군 사이에 배치되는 렌즈 어셈블리.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 군은 제1 렌즈와 제2 렌즈를 포함하고,
    상기 제2 렌즈 군은 제3 렌즈 내지 제6 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리.
  7. 제1항 내지 제6 항 중 어느 하나의 렌즈 어셈블리를 포함하고,
    상기 제1군 렌즈 어셈블리와 상기 제2군 렌즈 어셈블리가 배치되는 하우징; 및
    상기 하우징의 일측에 배치되는 이미지 센서;를 포함하는 카메라 모듈.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 액체 렌즈는 서로 계면을 형성하는 제1 액체와 제2 액체를 포함하며,
    상기 계면의 형상을 조절하여 AF(auto focusing)기능을 수행하고,
    상기 제2 렌즈군의 물리적인 위치가 조절되어 줌(zoom)을 수행하는 카메라 모듈.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 제1군 렌즈 어셈블리는 복수의 렌즈가 배치되는 렌즈 배럴과 상기 렌즈 배럴에 배치되는 마그넷을 포함하고,
    상기 마그넷과 대면하는 코일을 포함하는 카메라 모듈.
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