KR20210126935A - Camera Module - Google Patents

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KR20210126935A
KR20210126935A KR1020200044637A KR20200044637A KR20210126935A KR 20210126935 A KR20210126935 A KR 20210126935A KR 1020200044637 A KR1020200044637 A KR 1020200044637A KR 20200044637 A KR20200044637 A KR 20200044637A KR 20210126935 A KR20210126935 A KR 20210126935A
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housing
barrel
camera module
lens
thermal expansion
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KR1020200044637A
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이태윤
최은호
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현대모비스 주식회사
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Abstract

According to an embodiment of the present disclosure, provided is a camera module, which comprises: a lens assembly including a plurality of lenses; a barrel for accommodating the lens assembly; a protrusion protruding to the outside of the barrel in a radial direction from an outer circumferential surface of the barrel; a housing including an accommodation space for accommodating the barrel, and at least partially supporting one side of the protrusion; a rear body coupled to the housing at the rear of the housing; an image sensor disposed in the housing, and sensing focused light focused by the lens assembly; and a printed circuit board (PCB) on which the image sensor is mounted. The housing is made of a plastic material with a higher coefficient of thermal expansion than that of the barrel. Also, when a temperature change deviating from a reference temperature is formed, a focus of the focused light is corrected by using the difference in the degree of thermal expansion between the housing and the barrel.

Description

카메라 모듈{Camera Module}Camera Module

본 개시는 카메라 모듈에 관한 것이다.The present disclosure relates to a camera module.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 개시에 대한 배경정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The content described in this section merely provides background information for the present disclosure and does not constitute the prior art.

최근 출시되는 차량에는 전

Figure pat00001
후방 및 측방 카메라가 장착되고 있다. 전
Figure pat00002
후방 카메라는 교통사고 발생시 객관적인 자료 확보 및 운전자 부재시 차량의 보호 목적 등을 위해 장착된다. 측방 카메라는 차선 변경시 사각지대 시야 확보 등을 위해 장착된다. 뿐만 아니라 차량에 자율 주행 시스템이 도입돼 활발해지면서 차량용 카메라는 스마트 크루즈 컨트롤(smart cruise control)이나 자동 긴급제동 시스템(autonomous emergency braking system) 등과 같은 기능을 수행하기 위해 차량의 주변 데이터 획득을 위해 사용된다. 위와 같은 기능들을 수행함에 있어서, 카메라에 의해 촬영된 영상의 선명도(clarity)는 중요한 요소이다.On recently launched vehicles,
Figure pat00001
It is equipped with rear and side cameras. Jeon
Figure pat00002
The rear camera is installed to secure objective data in the event of a traffic accident and to protect the vehicle in the absence of the driver. A side camera is installed to secure visibility in blind spots when changing lanes. In addition, with the introduction of autonomous driving systems into vehicles, in-vehicle cameras are used to acquire surrounding data from the vehicle to perform functions such as smart cruise control and automatic emergency braking system. . In performing the above functions, the clarity of the image captured by the camera is an important factor.

차량의 주행 중에는 장착된 카메라 내부에 지속적으로 열이 발생하게 되는데, 열로 인한 온도변화에 따라 렌즈의 초점 이동(thermal focus shift) 현상이 발생한다. 이와 같은 현상은 렌즈의 초점을 이미지 센서(image sensor)로부터 벗어나게 함으로써 번짐(blur) 현상을 발생시킨다. 이 번짐 현상 때문에 카메라로 촬영한 이미지의 선명도가 떨어지게 된다.While the vehicle is driving, heat is continuously generated inside the mounted camera, and a thermal focus shift of the lens occurs according to the temperature change due to the heat. Such a phenomenon causes a blur phenomenon by deviating the focus of the lens from the image sensor. Because of this blurring phenomenon, the sharpness of the image captured by the camera is reduced.

종래의 기술들은 이러한 문제를 해결하기 위해 온도에 따른 굴절률 변화가 작은 2매의 유리(glass) 렌즈와 온도에 따른 굴절률 변화가 큰 2매의 플라스틱(plastic) 렌즈로 구성하는 등 전체 렌즈 구성에서 유리 소재의 렌즈를 2매 이상 포함시켰다. 그러나 유리 렌즈의 수가 증가할수록 제품의 가격이 상승하는 단점이 존재하였다.In order to solve this problem, the prior art consists of two glass lenses having a small refractive index change according to temperature and two plastic lenses having a large refractive index change according to temperature in order to solve this problem. Two or more lenses were included. However, as the number of glass lenses increases, the product price increases.

다른 종래 기술로서, 하우징(housing)과 배럴(barrel) 사이에 플라스틱 튜브(plastic tube)를 배치한 것이 있다. 구체적으로, 이 기술은 플라스틱 튜브의 열팽창 계수(coefficient of thermal expansion)를 하우징의 열팽창 계수보다 크게 하여 온도변화에 따른 렌즈의 초점 이동을 보상하는 방식이다. 이 기술 또한 1매의 유리 렌즈와 4매의 플라스틱 렌즈를 구성하는 렌즈 어셈블리(lens assembly)를 이용하는 경우, 플라스틱 튜브를 이용한 초점 보정 만으로는 번짐 현상을 효과적으로 제거할 수 없다는 문제가 존재하였다.Another prior art involves placing a plastic tube between a housing and a barrel. Specifically, this technology is a method of compensating for focal movement of the lens according to temperature change by making the coefficient of thermal expansion of the plastic tube larger than the coefficient of thermal expansion of the housing. In this technology, when a lens assembly constituting one glass lens and four plastic lenses is used, there is a problem that the blurring phenomenon cannot be effectively removed only by focus correction using a plastic tube.

이에, 본 개시에 따른 카메라 모듈은 플라스틱 재질에 유리섬유를 포함시키되, 유리섬유의 함량을 조절하여 제조한 하우징을 사용한다. 본 개시는 렌즈의 온도변화에 따른 초점 이동 현상을 하우징의 열팽창 효과를 이용해 보상한다. 이러한 보상으로 촬영 이미지의 선명도를 향상시키는 데 주된 목적이 있다.Accordingly, the camera module according to the present disclosure includes a glass fiber in a plastic material, and uses a housing manufactured by controlling the content of the glass fiber. The present disclosure compensates for a focal shift phenomenon according to a temperature change of a lens by using the thermal expansion effect of the housing. The main purpose of this compensation is to improve the sharpness of the captured image.

또한, 본 개시는 카메라 모듈의 구조를 단순화하여 제조원가를 절감하는 데 다른 주된 목적이 있다.In addition, another main object of the present disclosure is to reduce the manufacturing cost by simplifying the structure of the camera module.

본 개시의 일 실시예에 의하면, 복수의 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리(lens assembly); 렌즈 어셈블리를 수용하는 배럴(barrel); 배럴의 외주면으로부터 배럴의 반경 방향 외측으로 돌출된 돌출부(protrusion); 배럴을 수용하는 수용 공간을 포함하고, 적어도 일부가 돌출부의 일측을 지지하도록 구성된 하우징(housing); 하우징의 후방에서 하우징과 결합하는 리어 바디(rear body); 하우징 내에 배치되어, 렌즈 어셈블리에 의해 집속되는 집속광(focused light)을 감지하도록 구성된 이미지 센서(image sensor); 및 이미지 센서가 실장(mounting)되는 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)을 포함하되, 하우징은 배럴보다 높은 열팽창 계수(coefficient of thermal expansion)를 갖는 플라스틱 재질로 구성되고, 기준 온도로부터 벗어난 온도 변화가 형성됐을 때, 하우징과 배럴이 열팽창되는 정도의 차이를 이용하여 집속광의 초점을 보정하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈(camera module)을 제공한다.According to an embodiment of the present disclosure, a lens assembly including a plurality of lenses (lens assembly); a barrel containing the lens assembly; a protrusion projecting radially outwardly of the barrel from the outer circumferential surface of the barrel; a housing including an accommodating space for accommodating the barrel, at least a portion of which is configured to support one side of the protrusion; a rear body coupled to the housing at the rear of the housing; an image sensor disposed within the housing and configured to sense focused light focused by the lens assembly; and a printed circuit board (PCB) on which the image sensor is mounted, wherein the housing is made of a plastic material having a higher coefficient of thermal expansion than the barrel, and a temperature change deviating from the reference temperature When is formed, it provides a camera module (camera module) characterized in that the correction of the focus of the focused light by using the difference in the degree of thermal expansion of the housing and the barrel.

이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 저가의 렌즈 어셈블리를 사용하는 경우라도 카메라 모듈 내부의 온도 변화에 따라 렌즈의 초점이 이동하는 문제점을 개선하여 카메라의 화면이 번지는 현상을 효과적으로 방지하는 효과가 있다.As described above, according to the present embodiment, even when a low-cost lens assembly is used, the problem of moving the focus of the lens according to the temperature change inside the camera module is improved, thereby effectively preventing the phenomenon of blurring of the camera screen. there is

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 분해 사시도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 단면도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 렌즈 어셈블리의 단면도이다.
도 4는 온도변화에 따른 영상이미지의 초점 변화를 나타낸 것이다.
도 5는 도3의 제 1렌즈의 전방 표면 부분의 확대도이다.1 is an exploded perspective view of a camera module according to an embodiment of the present disclosure.
2 is a cross-sectional view of a camera module according to an embodiment of the present disclosure.
3 is a cross-sectional view of a lens assembly according to an embodiment of the present disclosure.
4 shows a change in focus of a video image according to a change in temperature.
Fig. 5 is an enlarged view of a front surface portion of the first lens of Fig. 3;

이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to exemplary drawings. In adding reference numerals to components in each drawing, it should be noted that the same components are given the same reference numerals as much as possible even though they are indicated in different drawings. In addition, in describing the present disclosure, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present disclosure, the detailed description thereof will be omitted.

본 개시에 따른 실시예의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, i), ii), a), b) 등의 부호를 사용할 수 있다. 이러한 부호는 그 구성요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 부호에 의해 해당 구성요소의 본질 또는 차례나 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함' 또는 '구비'한다고 할 때, 이는 명시적으로 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In describing the components of the embodiment according to the present disclosure, reference numerals such as first, second, i), ii), a), b) may be used. These signs are only for distinguishing the elements from other elements, and the nature, order, or order of the elements are not limited by the signs. When a part in the specification 'includes' or 'includes' a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless explicitly stated to the contrary. .

이하에서 사용되는 '광축(X) 방향'은 렌즈 구동 장치에 결합된 렌즈의 광축(X) 방향으로 정의한다. 이하에서 사용되는 '전방'은 광축(X)을 기준으로 피사체측의 방향이고 '후방'은 그 반대의 방향으로 정의한다.An 'optical axis (X) direction' used below is defined as an optical axis (X) direction of a lens coupled to the lens driving device. 'Front' used below is defined as the direction toward the subject with respect to the optical axis X, and 'rear' is defined as the opposite direction.

이하에서, 하우징(housing, 150)과 배럴(barrel, 120)이 접하는 부분부터 이미지 센서(160)까지의 광축(X) 방향의 길이를 제 1길이(L1)로 정의한다. 하우징(150)과 배럴(120)이 접하는 부분부터 배럴(120)의 후방부까지의 광축(X) 방향의 길이를 제 2길이(L2)로 정의한다. 이미지 센서(image sensor, 160)의 촬상면(image plane)부터 렌즈 어셈블리(lens assembly, 110)의 최전단에 배치된 렌즈의 전면까지의 광축(X) 방향의 길이를 제 3길이(L3)로 정의한다. Hereinafter, a length in the optical axis (X) direction from a portion where the housing 150 and the barrel 120 are in contact with the image sensor 160 is defined as a first length L1 . A length in the optical axis (X) direction from a portion where the housing 150 and the barrel 120 are in contact with the rear portion of the barrel 120 is defined as a second length L2. The length in the optical axis (X) direction from the image plane of the image sensor 160 to the front end of the lens disposed at the front end of the lens assembly 110 is defined as the third length L3 do.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 분해 사시도이다. 도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 단면도이다. 1 is an exploded perspective view of a camera module according to an embodiment of the present disclosure. 2 is a cross-sectional view of a camera module according to an embodiment of the present disclosure.

도 1 및 도 2를 참조하면, 카메라 모듈은 렌즈 어셈블리(lens assembly, 110), 배럴(barrel, 120), 돌출부(protrusion, 130), 하우징(housing, 150), 이미지 센서(image sensor, 160), 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB, 170) 및 리어 바디(rear body, 180)의 전부 또는 일부를 포함한다. 1 and 2 , the camera module includes a lens assembly 110 , a barrel 120 , a protrusion 130 , a housing 150 , and an image sensor 160 . , includes all or a part of a printed circuit board (Printed Circuit Board, PCB, 170) and a rear body (rear body, 180).

렌즈 어셈블리(110)는 굴절력을 가지는 복수의 렌즈를 포함한다. 각 렌즈는 유리(glass) 소재 또는 플라스틱(plastic) 소재로 구성된다. 렌즈 어셈블리(110)는 유리 렌즈와 플라스틱 렌즈의 개수 또는 배치 방식에 따라 다양한 조합이 가능하다. 렌즈 구성의 조합에 따라 온도 변화에 따른 초점 이동(thermal focus shift) 거리에 차이가 있다.The lens assembly 110 includes a plurality of lenses having refractive power. Each lens is made of a glass material or a plastic material. Various combinations of the lens assembly 110 are possible according to the number or arrangement method of the glass lens and the plastic lens. There is a difference in a thermal focus shift distance according to a temperature change according to a combination of lens configurations.

Figure pat00003
Figure pat00003

표 1은 유리 렌즈와 플라스틱 렌즈의 강도, 온도에 따른 굴절률 변화량 및 열팽창 계수를 나타낸다. 표 1은 유리 렌즈 중 TAF1, TAFD30 및 BACD5라는 명칭을 가진 유리 렌즈에 관한 정보를 나타낸다. 플라스틱 렌즈 중 APEL, E48R, EP7000라는 명칭을 가진 플라스틱 렌즈에 관한 정보를 나타낸다. 표 1을 참조하면, 플라스틱 렌즈의 온도에 따른 굴절률 변화량이 유리 렌즈의 온도에 따른 굴절률 변화량보다 약 20배 이상 크다. 또한, 플라스틱 렌즈의 열팽창 계수는 일반적으로 유리 렌즈의 열팽창 계수보다 약 10배 이상 크다. 즉, 렌즈 어셈블리(110) 내에 플라스틱 렌즈의 비율이 높을수록 온도 변화에 따른 초점 이동 거리가 커진다.Table 1 shows the strength of the glass lens and the plastic lens, the amount of change in refractive index according to temperature, and the coefficient of thermal expansion. Table 1 shows information about glass lenses with the names TAF1, TAFD30 and BACD5 among the glass lenses. Shows information on plastic lenses with the names APEL, E48R, and EP7000 among plastic lenses. Referring to Table 1, the amount of change in the refractive index according to the temperature of the plastic lens is about 20 times greater than the amount of change in the refractive index according to the temperature of the glass lens. In addition, the coefficient of thermal expansion of plastic lenses is generally about 10 times greater than that of glass lenses. That is, as the ratio of the plastic lens in the lens assembly 110 increases, the focal movement distance according to the temperature change increases.

렌즈 어셈블리(110) 후방에는 적외선 필터(infrared filter, 320)가 포함될 수 있다. 렌즈 어셈블리(110)의 수직 화각(vertical field of view)은 차량 주행 중에 주변 정보를 파악하기 위해 130

Figure pat00004
이상인 것이 바람직하다.An infrared filter 320 may be included at the rear of the lens assembly 110 . The vertical field of view of the lens assembly 110 is 130 in order to identify surrounding information while driving the vehicle.
Figure pat00004
more preferably.

배럴(120)은 렌즈 어셈블리(110)를 수용한다. 배럴(120)은 금속 소재 또는 플라스틱 소재를 가공하여 형성된다. 배럴(120)은 카메라 모듈 내부의 온도가 상온보다 높아질 경우 열팽창하게 되는데, 열팽창으로 인해 렌즈 어셈블리(110)의 집속광(focused light)의 초점이 이미지 센서(160)로부터 멀어지게 된다.The barrel 120 houses the lens assembly 110 . The barrel 120 is formed by processing a metal material or a plastic material. The barrel 120 thermally expands when the temperature inside the camera module is higher than room temperature. Due to the thermal expansion, the focus of the focused light of the lens assembly 110 moves away from the image sensor 160 .

돌출부(130)는 배럴(120)의 외주면으로부터 배럴(120)의 반경 방향 외측으로 돌출된다. 돌출부(130)는, 예를 들어, 플레이트 형상 또는 원판 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 돌출부(130)는 배럴의 반경 방향 외측으로 복수가 방사상으로 돌출될 수 있다. 그러나 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니며, 돌출부(130)의 형상과 개수는 설계에 따라서 변경 가능하다. 예컨대, 돌출부(130)는 나사선 모양으로 형성될 수 있다. 돌출부(130)는 배럴(120)과 일체로 형성될 수 있고 별도 제조 후 결합될 수 있다.The protrusion 130 protrudes outward in the radial direction of the barrel 120 from the outer circumferential surface of the barrel 120 . The protrusion 130 may be formed in, for example, a plate shape or a disk shape. In addition, a plurality of protrusions 130 may protrude radially outward of the barrel. However, the present disclosure is not limited thereto, and the shape and number of the protrusions 130 may be changed according to design. For example, the protrusion 130 may be formed in a spiral shape. The protrusion 130 may be integrally formed with the barrel 120 and may be separately manufactured and then combined.

돌출부(130)의 일측은 하우징(150)의 적어도 일부와 인접한다. 하우징(150)은 인접하는 부분을 통해 돌출부(130)와 배럴(120)을 지지한다. 인접하는 방법은 에폭시(epoxy, 140) 접착 결합 또는 나사(screw) 결합 등을 포함한다. 여기서 에폭시 결합이란, 광에 의하여 경화되는 광 경화성 물질(photocurable material), 열에 의하여 경화되는 열 경화성 물질(thermosetting material), 및 광과 열에 의하여 경화되는 하이브리드(hybrid) 경화성 물질 중 하나 이상을 포함하는 에폭시 수지를 매개하는 결합을 지칭한다. One side of the protrusion 130 is adjacent to at least a portion of the housing 150 . The housing 150 supports the protrusion 130 and the barrel 120 through adjacent portions. Adjacent methods include epoxy (140) adhesive bonding or screw bonding, and the like. Here, the epoxy bond refers to an epoxy comprising at least one of a photocurable material that is cured by light, a thermosetting material that is cured by heat, and a hybrid curable material that is cured by light and heat. Refers to the bond that mediates the resin.

하우징(150)은 플라스틱 재질로 구성되며 배럴(120)을 수용한다. 하우징(150)의 열팽창 계수(coefficient of thermal expansion)는 배럴(120)의 열팽창 계수보다 높아야 한다. 상온을 기준으로 온도 변화가 발생하였을 때, 하우징(150)과 배럴(120)이 열팽창되는 정도의 차이를 이용하여 집속광의 초점을 보정한다.The housing 150 is made of a plastic material and accommodates the barrel 120 . The coefficient of thermal expansion of the housing 150 should be higher than that of the barrel 120 . When a temperature change occurs based on the room temperature, the focus of the focused light is corrected by using the difference in the degree of thermal expansion of the housing 150 and the barrel 120 .

하우징(150)은 열팽창 계수가 배럴(120)의 열팽창 계수보다 크도록 설계된다. 특히, 렌즈 어셈블리(110)의 구성 중 유리 렌즈가 1매만 포함된 경우에는, 하우징(150)의 열팽창 계수는 배럴(120)의 열팽창 계수보다 1.6배 이상인 하우징(150)의 소재를 선택하는 것이 바람직하다. The housing 150 is designed such that the coefficient of thermal expansion is greater than the coefficient of thermal expansion of the barrel 120 . In particular, when only one glass lens is included in the configuration of the lens assembly 110 , it is preferable to select a material of the housing 150 in which the thermal expansion coefficient of the housing 150 is 1.6 times greater than the thermal expansion coefficient of the barrel 120 . do.

하우징(150)은 열팽창 계수를 조절하기 위해 유리섬유(glass fiber)의 함량이 조절된다. 유리섬유의 함량이 낮아질수록 열팽창 계수는 증가하며, 하우징(150)의 열팽창 계수가 증가할수록 집속광의 초점을 보정하는 효과가 커진다. 렌즈 어셈블리(110) 중 유리 렌즈가 1매인 경우 온도에 의한 집속광의 초점 이동이 커지는 것을 고려해, 하우징(150)의 유리섬유의 함량은 20% 이하가 될 수 있다. 유리섬유의 함량이 20% 이하가 되면, 하우징(150)은 열팽창 계수를

Figure pat00005
이상으로 하여 제조될 수 있다. 다만 하우징(150) 외에 초점을 보정해주는 새로운 구성을 추가한다면 유리섬유의 함량은 20%보다 높을 수 있다.In the housing 150 , the content of glass fiber is adjusted to adjust the coefficient of thermal expansion. As the content of the glass fiber decreases, the thermal expansion coefficient increases, and as the thermal expansion coefficient of the housing 150 increases, the effect of correcting the focus of the focused light increases. When there is one glass lens in the lens assembly 110 , the content of the glass fiber in the housing 150 may be 20% or less in consideration of an increase in focus movement of the focused light due to temperature. When the content of glass fiber is less than 20%, the housing 150 has a coefficient of thermal expansion
Figure pat00005
It can be manufactured as mentioned above. However, if a new configuration for correcting the focus is added in addition to the housing 150 , the content of glass fiber may be higher than 20%.

하우징(150)은 치수 안정성(dimensional stability)을 위해 7% 이상의 유리섬유를 포함한다. 치수 안정성이란 온도나 습도 변화에 대하여 재료의 치수나 형상이 변하지 않는 성질을 의미한다. 티슈 안정성 및 후술할 레이저 투과율(laser transmittance)을 고려하면 하우징(150)의 유리섬유 함량은 바람직하게는 10% 내지 15%의 범위에서 정해진다. The housing 150 contains at least 7% glass fiber for dimensional stability. Dimensional stability refers to the property that the dimensions or shape of a material do not change with changes in temperature or humidity. Considering tissue stability and laser transmittance to be described later, the glass fiber content of the housing 150 is preferably set in the range of 10% to 15%.

카메라 내부의 온도변화에 따라 하우징(150)과 배럴(120)이 열팽창될 때, 하우징(100)이 광축(X)에 수직한 방향으로 열팽창되는 정도는 배럴(120)이 광축(X)에 수직한 방향으로 열팽창되는 정도보다 크다. 따라서 열팽창시 하우징(150)과 배럴(120)이 인접하는 면 사이에 응력(stress)이 생기지 않는다.When the housing 150 and the barrel 120 are thermally expanded according to the temperature change inside the camera, the degree to which the housing 100 is thermally expanded in a direction perpendicular to the optical axis X is the degree to which the barrel 120 is perpendicular to the optical axis X. greater than the degree of thermal expansion in one direction. Therefore, during thermal expansion, stress is not generated between the surfaces adjacent to the housing 150 and the barrel 120 .

하우징(150)의 플라스틱 재질은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PolyEthylene Terephthalate, 이하 'PET'라 한다) 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PolyButylene Terephthalate, 이하 'PBT'라 한다) 중 적어도 하나를 포함한다.The plastic material of the housing 150 includes at least one of polyethylene terephthalate (hereinafter referred to as 'PET') and polybutylene terephthalate (hereinafter referred to as 'PBT').

하우징(150)은 리어 바디(180)와 결합된다. 결합 방법은 레이저 융착(laser welding) 방법을 이용한다. 레이저 융착 방법뿐 아니라 봉합 융착(staking), 전달 융착(fusion welding), 점 융착(spot welding) 등과 같은 방식이 이용되어도 무방하다. 또한 하우징(150)과 리어 바디(180)는 경우에 따라 융착이 아닌 나사 결합 등에 의한 방법으로 결합될 수도 있다.The housing 150 is coupled to the rear body 180 . The bonding method uses a laser welding method. In addition to the laser welding method, methods such as staking, transfer welding, and spot welding may be used. In addition, the housing 150 and the rear body 180 may be coupled by a method such as screw coupling instead of fusion in some cases.

레이저 융착이 이용되는 경우, 방수 기능을 발휘하려면 하우징(150)의 레이저 투과율이 높아야 한다. 레이저 투과율이 낮은 경우 방수기능이 온전히 발휘되지 않아 카메라 내부의 손상을 야기시킬 수 있다. 하우징(150)을 이루는 재료는 하우징의 두께가 1.5 mm인 것을 기준으로 레이저 투과율이 70% 이상, 바람직하게는 80% 이상이 되도록 구성되어야 한다. When laser fusion is used, the laser transmittance of the housing 150 must be high in order to exhibit a waterproof function. If the laser transmittance is low, the waterproof function may not be fully exhibited, which may cause damage to the inside of the camera. The material constituting the housing 150 should be configured such that the laser transmittance is 70% or more, preferably 80% or more, based on the thickness of the housing being 1.5 mm.

배럴(120)과 하우징(150)의 온도에 따른 길이 변화량은 수학식 1을 만족한다. The length change according to the temperature of the barrel 120 and the housing 150 satisfies Equation 1.

Figure pat00006
Figure pat00006

여기서

Figure pat00007
은 길이 변화량,
Figure pat00008
는 열팽창 계수,
Figure pat00009
은 길이, 그리고
Figure pat00010
는 상온을 기준으로 한 온도 변화량이다. 여기서
Figure pat00011
이 초점의 보정 거리에 직접적으로 영향을 준다. 예를 들어, 제 1길이(L1)의
Figure pat00012
은 온도변화에 기인하여 이동한 초점을 보정하는 역할을 하고, 제 2길이(L2)의
Figure pat00013
은 온도변화에 기인하여 이동한 초점을 이미지 센서(160)로부터 멀어지게 하는 역할을 한다.here
Figure pat00007
is the change in length,
Figure pat00008
is the coefficient of thermal expansion,
Figure pat00009
is the length, and
Figure pat00010
is the amount of change in temperature relative to room temperature. here
Figure pat00011
This directly affects the correction distance of the focal point. For example, the first length L1
Figure pat00012
serves to correct the focus shifted due to temperature change, and
Figure pat00013
serves to move the focus shifted due to the temperature change away from the image sensor 160 .

본 발명의 실시예는 구조적으로 제 3길이(L3)를 증가시키지 않고서도 제 1길이(L1)를 9 mm 이상으로 설계할 수 있다. 따라서 카메라 모듈의 부피는 증가시키지 않은 채 하우징(150)의 제 1길이(A)를 확장시킬 수 있다. 본 실시예에 따른 카메라 모듈이 차량용 카메라 모듈로 쓰일 경우 10 mm 이상 및 18.5 mm 이하의 제 3길이(L3)를 갖는 것이 바람직하다.In the embodiment of the present invention, the first length L1 can be designed to be 9 mm or more without structurally increasing the third length L3. Accordingly, the first length A of the housing 150 may be extended without increasing the volume of the camera module. When the camera module according to the present embodiment is used as a vehicle camera module, it is preferable to have a third length L3 of 10 mm or more and 18.5 mm or less.

하우징(150)과 배럴(120)이 접하는 부분부터 이미지 센서(160)까지 거리가 멀어질수록 제 1길이(L1)는 길어지는데, 필연적으로 제 2길이(L2)도 길어지게 된다. 제 2길이(L2)가 길수록 초점은 이미지 센서(160)로부터 더 멀어지지만, 하우징(150)의 열팽창 계수가 배럴(120)의 열팽창 계수보다 크도록 설계하므로 결과적으로 제 1길이(L1)를 길게 할수록 더 큰 보정효과를 가져온다. As the distance from the contact portion between the housing 150 and the barrel 120 to the image sensor 160 increases, the first length L1 becomes longer, and inevitably, the second length L2 also becomes longer. As the second length L2 is longer, the focal point is further away from the image sensor 160 , but since the thermal expansion coefficient of the housing 150 is designed to be larger than that of the barrel 120 , the first length L1 is consequently longer. The more it is done, the greater the correction effect.

Figure pat00014
Figure pat00014

구체적인 일 실시예로 표 2를 참조하면, 렌즈 어셈블리(110)의 렌즈가 1매의 유리 렌즈와 4매의 플라스틱 렌즈로 구성된 경우를 예로 든다. 하우징(150)이 PET와 PBT를 포함하고 15%의 유리섬유 함량을 포함하고 있을 때 하우징의(300) 열팽창 계수는

Figure pat00015
이다. 카메라 내부 온도가
Figure pat00016
에서
Figure pat00017
로 상승한 경우 렌즈 어셈블리(110)에 의한 집속광 초점의 변화량이
Figure pat00018
인데, 이 변화량은 하우징(150)의 열팽창에 의해 보정된다. 반면에 배럴(120)에 의한 열팽창은 집속광 초점을 이미지 센서(160)로부터 멀어지게 한다. 결과적으로, 초점 변화량 중
Figure pat00019
를 하우징(150)이 보정해준다. 제 1길이(L1)를 늘리거나 하우징(150)의 유리섬유 함량을 더 낮추면 더 큰 보정 효과를 가져온다.Referring to Table 2 as a specific embodiment, a case in which the lens of the lens assembly 110 is composed of one glass lens and four plastic lenses is taken as an example. When the housing 150 contains PET and PBT and contains 15% glass fiber content, the 300 coefficient of thermal expansion of the housing is
Figure pat00015
am. the temperature inside the camera
Figure pat00016
at
Figure pat00017
When it rises to , the amount of change in the focus of the focused light by the lens assembly 110
Figure pat00018
However, this variation is corrected by thermal expansion of the housing 150 . On the other hand, thermal expansion by the barrel 120 moves the focused light focus away from the image sensor 160 . As a result, during the focal change
Figure pat00019
is corrected by the housing 150. Increasing the first length L1 or lowering the glass fiber content of the housing 150 brings a greater correction effect.

Figure pat00020
Figure pat00020

표 3은 표 2의 구체적인 실시예를 종래기술의 일 실시예와 비교한 결과를 나타낸다. 하우징(150)에 PBT와 PET를 혼합한 재질을 적용하고 유리섬유의 함량을 15%로 함으로써 하우징(150)의 열팽창 계수를 상승시켰다. 또한 종래기술과 달리 돌출부(130)를 이용하여 제 3길이를 그대로 유지한 채 제 1길이를 길게 하는 구조적 특징을 통해 종래기술보다

Figure pat00021
더 큰 보정 효과를 보인다. 전술한 바와 같이 제 1길이를 길게 할수록 제 2길이도 함께 길어지지만, 하우징(150)과 배럴(120)의 열팽창 계수 차이로 보정 효과는 증대된다.Table 3 shows the results of comparing the specific Example of Table 2 with an Example of the prior art. The thermal expansion coefficient of the housing 150 was increased by applying a material mixed with PBT and PET to the housing 150 and setting the glass fiber content to 15%. In addition, unlike the prior art, through the structural feature of elongating the first length while maintaining the third length using the protrusion 130 as it is, compared to the prior art.
Figure pat00021
It shows a greater correction effect. As described above, as the first length increases, the second length also increases, but the correction effect is increased due to the difference in the coefficients of thermal expansion between the housing 150 and the barrel 120 .

이미지 센서(160)는 하우징(150) 내에 배치되며, 렌즈 어셈블리(110)에 의해 집속되는 집속광을 감지한다. 이미지 센서(160)의 전방에는 센서의 커버 글래스(cover glass, 410)가 위치한다. 이미지 센서(160)는 CCD(Charge Coupled Device, 전하 결합 소자), MOS(Metal Oxide Semi-conductor, 금속산화물 반도체), CPD(Charge Priming Device, 전하 주입 소자) 및 CID(Charge Injection　Device, 전하 주입형 소자) 중 어느 하나일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.The image sensor 160 is disposed in the housing 150 and senses the focused light focused by the lens assembly 110 . A cover glass 410 of the sensor is positioned in front of the image sensor 160 . The image sensor 160 includes a Charge Coupled Device (CCD), a Metal Oxide Semi-conductor (MOS), a Charge Priming Device (CPD), and a Charge Injection Device (CID). device), but is not limited thereto.

이미지 센서(160)는, 표면 실장 기술(surface mounting technology) 또는 플립 칩(flip chip) 기술 등을 이용하여 인쇄회로기판(170)에 결합된다.The image sensor 160 is coupled to the printed circuit board 170 using a surface mounting technology, a flip chip technology, or the like.

이미지 센서(160)는 광축(X)과 교차되도록 배치된다. 즉, 이미지 센서(160)와 렌즈 어셈블리(110)의 광축(X)은 서로 정렬(alignment)될 수 있다.The image sensor 160 is disposed to intersect the optical axis X. That is, the optical axis X of the image sensor 160 and the lens assembly 110 may be aligned with each other.

인쇄회로기판(170)은 이미지 센서(160)를 실장(mounting)한다. 인쇄회로기판(170)은 이미지 센서(160)와 전기적으로 연결된다. 인쇄회로기판(170)은 하우징(150)과 나사 결합 등의 방법으로 결합된다.The printed circuit board 170 mounts the image sensor 160 . The printed circuit board 170 is electrically connected to the image sensor 160 . The printed circuit board 170 is coupled to the housing 150 by a method such as screw coupling.

도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 광학시스템의 렌즈 어셈블리 단면도이다. 도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 영상이미지이다.3 is a cross-sectional view of a lens assembly of an optical system according to an embodiment of the present disclosure. 4 is a video image according to an embodiment of the present disclosure.

도 3을 참조하면, 렌즈 어셈블리(110)는 전방 순서대로 제1 렌즈 내지 제5 렌즈(311 내지 315)를 포함한다. 렌즈 어셈블리(110)에 포함된 렌즈의 수는 설계에 따라 증감될 수 있다. Referring to FIG. 3 , the lens assembly 110 includes first to fifth lenses 311 to 315 in front order. The number of lenses included in the lens assembly 110 may be increased or decreased according to design.

제 5렌즈(315)의 후방에는 적외선 필터(320)가 위치한다. An infrared filter 320 is positioned behind the fifth lens 315 .

카메라 모듈 내부의 온도가

Figure pat00022
인 경우를 기준으로 피사체의 정보를 가지는 빛이 렌즈를 투과한 후 적외선 필터(320)를 지나 이미지 센서(160) 상에 초점(340a)이 맺힌다.The temperature inside the camera module
Figure pat00022
Based on the case where light having information on the subject passes through the lens, the light passes through the infrared filter 320 and the focus 340a is formed on the image sensor 160 .

표 2에 기재된 구체적인 실시예를 기준으로, 카메라 모듈 내부의 온도가

Figure pat00023
로 상승한 경우 집속광의 초점은 이미지 센서(160)로부터
Figure pat00024
떨어진 제 1지점(340b)에 맺히게 된다. 표 3에 기재된 종래기술은 초점을 제 2지점(340c)까지 보정하지만, 본 발명의 실시예에 따른 기술은 제 3지점(340d)까지 보정한다.Based on the specific examples described in Table 2, the temperature inside the camera module is
Figure pat00023
When it rises to , the focus of the focused light is from the image sensor 160 .
Figure pat00024
It is formed at a distant first point 340b. The prior art described in Table 3 corrects the focus up to the second point 340c, but the technique according to the embodiment of the present invention corrects the focus up to the third point 340d.

도 4(a) 내지 도 4(c)를 참조하면,

Figure pat00025
환경에서 카메라 모듈의 영상 이미지, 상온(
Figure pat00026
)에서 카메라 모듈의 영상 이미지, 및
Figure pat00027
에서 카메라 모듈의 영상 이미지를 확인할 수 있다. 상온에서의 영상 이미지에 비해 저온 및 고온에서의 영상 이미지가 더 흐리게(blurred) 관찰된다.Referring to Figure 4 (a) to Figure 4 (c),
Figure pat00025
The video image of the camera module in the environment, at room temperature (
Figure pat00026
) from the video image of the camera module, and
Figure pat00027
You can check the video image of the camera module in . Compared to the video image at room temperature, the video image at low temperature and high temperature is more blurred (blurred) is observed.

도 5는 도 3의 제 1렌즈(311)의 전방 표면 부분에 대한 확대도이다.FIG. 5 is an enlarged view of a front surface portion of the first lens 311 of FIG. 3 .

도 5를 참조하면, 렌즈 어셈블리(110) 중 제 1렌즈(311)는 전방 표면이 발수 코팅(water repellent coating, 510)된다. 발수 코팅(510)은 불소계 실란 화합물(fluorine-containing silane compound)을 포함할 수 있다. 발수 코팅(510)은 접촉각(contact angle, 5a)이 100

Figure pat00028
이상 되도록 한다. 여기서 접촉각(5a)은 물(5b)과 발수 코팅(111) 사이의 각도를 지칭한다.Referring to FIG. 5 , the front surface of the first lens 311 of the lens assembly 110 is coated with a water repellent coating ( 510 ). The water repellent coating 510 may include a fluorine-containing silane compound. The water-repellent coating 510 has a contact angle (5a) of 100
Figure pat00028
make it abnormal Here, the contact angle 5a refers to the angle between the water 5b and the water-repellent coating 111 .

이와 같이 본 발명의 카메라 모듈은 하우징(150)을 열팽창 계수가 높은 재질로 구성함으로써, 간단한 구조임에도 불구하고 큰 보정 효과를 발휘한다. 나아가 저가의 렌즈 어셈블리(110)를 구성해도 기존 고가의 카메라 모듈 이상의 효과를 가져온다. 뿐만 아니라 하우징(150)의 재질을 기존의 금속이 아닌 PBT 및 PET와 같은 재료의 플라스틱으로 구성하여 리어 바디(180)와 레이저 융착이 가능하게 됨으로써, 보다 긴밀한 결합이 되어 방수기능을 향상시킨다. 더욱이 집속광의 초점을 보정하기 위한 다른 구성을 추가하더라도 본 발명의 실시예와 같은 하우징(150)의 재질을 사용하면 비용 절감의 효과를 얻을 수 있다.As described above, the camera module of the present invention exhibits a large correction effect in spite of a simple structure by configuring the housing 150 with a material having a high coefficient of thermal expansion. Furthermore, even if the low-cost lens assembly 110 is configured, the effect is more than that of the existing expensive camera module. In addition, since the material of the housing 150 is made of plastic of a material such as PBT and PET, rather than the conventional metal, laser fusion with the rear body 180 is possible, so that it is more closely coupled and the waterproof function is improved. Moreover, even if another configuration for correcting the focus of the focused light is added, cost reduction can be obtained by using the material of the housing 150 as in the embodiment of the present invention.

이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. The above description is merely illustrative of the technical idea of this embodiment, and various modifications and variations will be possible by those skilled in the art to which this embodiment belongs without departing from the essential characteristics of the present embodiment. Accordingly, the present embodiments are intended to explain rather than limit the technical spirit of the present embodiment, and the scope of the technical spirit of the present embodiment is not limited by these embodiments. The protection scope of this embodiment should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent range should be interpreted as being included in the scope of the present embodiment.

110: 렌즈 어셈블리 120: 배럴
130: 돌출부 150: 하우징
160: 이미지 센서 170: 인쇄회로기판
180: 리어 바디110: lens assembly 120: barrel
130: protrusion 150: housing
160: image sensor 170: printed circuit board
180: rear body

Claims (12)

복수의 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리(lens assembly);
상기 렌즈 어셈블리를 수용하는 배럴(barrel);
상기 배럴의 외주면으로부터 상기 배럴의 반경 방향 외측으로 돌출된 돌출부(protrusion);
상기 배럴을 수용하는 수용 공간을 포함하고, 적어도 일부가 상기 돌출부의 일측을 지지하도록 구성된 하우징(housing);
상기 하우징의 후방에서 상기 하우징과 결합하는 리어 바디(rear body);
상기 하우징 내에 배치되어, 상기 렌즈 어셈블리에 의해 집속되는 집속광(focused light)을 감지하도록 구성된 이미지 센서(image sensor); 및
상기 이미지 센서가 실장(mounting)되는 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)을 포함하되,
상기 하우징은 상기 배럴보다 높은 열팽창 계수(coefficient of thermal expansion)를 갖는 플라스틱 재질로 구성되고, 기준 온도로부터 벗어난 온도 변화가 형성됐을 때, 상기 하우징과 상기 배럴이 열팽창되는 정도의 차이를 이용하여 집속광의 초점을 보정하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈(camera module).a lens assembly including a plurality of lenses;
a barrel for receiving the lens assembly;
a protrusion protruding radially outwardly of the barrel from the outer circumferential surface of the barrel;
a housing including an accommodating space for accommodating the barrel, at least a portion of which is configured to support one side of the protrusion;
a rear body coupled to the housing at the rear of the housing;
an image sensor disposed within the housing and configured to sense focused light focused by the lens assembly; and
Including a printed circuit board (Printed Circuit Board, PCB) on which the image sensor is mounted,
The housing is made of a plastic material having a higher coefficient of thermal expansion than that of the barrel, and when a temperature change that deviates from the reference temperature is formed, a difference in the degree of thermal expansion between the housing and the barrel is used to generate the focused light. A camera module, characterized in that the focus is corrected. 제 1항에 있어서,
상기 하우징은 유리섬유(glass fiber)를 포함하되, 상기 유리섬유의 함량은 10% 내지 15%인 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.The method of claim 1,
The housing includes glass fiber, wherein the content of the glass fiber is 10% to 15%. 제 1항에 있어서,
상기 하우징의 상기 플라스틱 재질은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PolyEthylene Terephthalate) 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PolyButylene Terephthalate) 중 적어도 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.The method of claim 1,
The plastic material of the housing is a camera module, characterized in that made of at least one of polyethylene terephthalate (PolyEthylene Terephthalate) and polybutylene terephthalate (PolyButylene Terephthalate). 제 1항에 있어서,
상기 하우징의 열팽창 계수를 상기 배럴의 열팽창 계수로 나눈 값은 1.6 이상인 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.The method of claim 1,
A value obtained by dividing the thermal expansion coefficient of the housing by the thermal expansion coefficient of the barrel is 1.6 or more. 제 4항에 있어서,
상기 하우징의 열팽창 계수는
Figure pat00029
이상인 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.5. The method of claim 4,
The coefficient of thermal expansion of the housing is
Figure pat00029
Camera module, characterized in that the above. 제 1항에 있어서,
상기 이미지 센서로부터 상기 하우징과 상기 배럴의 접촉부분까지의 길이, 상기 하우징의 열팽창 계수, 및 상기 기준 온도로부터의 온도차를 곱한 값은 0.035 mm 이상이되, 상기 기준 온도로부터의 온도차는 60
Figure pat00030
내지 65
Figure pat00031
인 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.The method of claim 1,
A value obtained by multiplying a length from the image sensor to a contact portion between the housing and the barrel, a coefficient of thermal expansion of the housing, and a temperature difference from the reference temperature is 0.035 mm or more, and the temperature difference from the reference temperature is 60
Figure pat00030
to 65
Figure pat00031
A camera module, characterized in that. 제 1항에 있어서,
상기 복수의 렌즈는,
유리(glass) 렌즈 및 상기 유리 렌즈의 후방에 배치되는 적어도 하나의 플라스틱(plastic) 렌즈를 포함하는 카메라 모듈.The method of claim 1,
The plurality of lenses,
A camera module comprising a glass lens and at least one plastic lens disposed behind the glass lens. 제 1항에 있어서,
상기 하우징을 구성하는 재료는 1.5 mm의 두께를 기준으로 레이저 투과율(laser transmittance)이 80% 이상인 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.The method of claim 1,
The material constituting the housing has a laser transmittance of 80% or more based on a thickness of 1.5 mm. 제 1항에 있어서,
상기 이미지 센서의 촬상면(image plane)부터 상기 복수의 렌즈 중 최전단에 배치된 렌즈의 전면까지의 거리는 10 mm 내지 18.5 mm인 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.The method of claim 1,
The camera module, characterized in that the distance from the image plane of the image sensor to the front of the lens disposed at the frontmost among the plurality of lenses is 10 mm to 18.5 mm. 제 1항에 있어서,
상기 렌즈 어셈블리의 수직 화각(vertical field of view)은 130
Figure pat00032
이상인 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.The method of claim 1,
The vertical field of view of the lens assembly is 130
Figure pat00032
Camera module, characterized in that the above. 제 1항에 있어서,
상기 렌즈 어셈블리의 전방에 위치한 전방 렌즈는 유리로 구성되며, 상기 전방 렌즈의 전방 표면은 발수 코팅(water repellent coating)되어 있는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.The method of claim 1,
The front lens positioned in front of the lens assembly is made of glass, and the front surface of the front lens is water repellent coating. 제 11항에 있어서,
상기 발수 코팅의 코팅제는 불소계 실란 화합물(fluorine-containing silane compound)을 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.12. The method of claim 11,
The camera module, characterized in that the coating agent of the water-repellent coating includes a fluorine-containing silane compound.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115232739A (en) * 2022-09-02 2022-10-25 黄晓霞 Medical science inspection microbiological culture apparatus

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