KR100638720B1

KR100638720B1 - 광학 필터의 이물질 불량을 최소화한 카메라 모듈

Info

Publication number: KR100638720B1
Application number: KR1020050008217A
Authority: KR
Inventors: 정우식
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2005-01-28
Filing date: 2005-01-28
Publication date: 2006-10-30
Also published as: CN1811579A; US20060170811A1; CN100451813C; JP2006211648A; KR20060087267A

Abstract

디지탈 광학기기등에서 광학 필터의 이물질 불량을 최소화한 카메라 모듈이 제공된다.

본 발명은, 패턴부를 형성한 연성기판; 상기 연성기판의 일측에 장착된 이미지 센서부; 상기 이미지 센서부로 광을 유입시키는 다수의 렌즈들을 구비하고, 연성기판에 고정된 렌즈 유닛; 상기 렌즈 유닛으로 유입되는 광으로 부터 특정 파장을 제거하도록 렌즈 유닛내에 배치된 광학 필터; 및 상기 광학 필터와 상기 이미지 센서부와의 사이에 위치되어 광학 필터를 이미지 센서부로 부터 이격시킴으로써 광학 필터에 부착된 이물질이 이미지 센서부의 픽셀로 부터 멀어지도록 하여 화각을 차단하지 않도록 하는 필터 간격유지 수단;을 포함하는 광학 필터의 이물질 불량을 최소화한 카메라 모듈을 제공한다.

본 발명에 의하면, 연성 기판상에 광학 필터를 조립하는 과정에서 광학 필터에 부착한 이물질이 이미지 센서의 픽셀(Pixel) 화각(angle of view)을 가리지 않도록 하여 이물질에 의한 불량품 발생을 최소화하고, 그에 따른 모듈의 생산성 증대및 제조원가의 절감을 이룰 수 있는 효과가 얻어진다.

디지탈 광학기기, 카메라 모듈, 이미지 센서부, 광학 필터, 이물질 불량

Description

광학 필터의 이물질 불량을 최소화한 카메라 모듈{A CAMERA MODULE FOR MINIMIZING DEFECTS CAUSED BY PARTICLES ON AN OPTICAL FILTER}

제 1도는 종래의 기술에 따른 카메라 모듈을 전체적으로 도시한 단면도;

제 2도는 종래의 기술에 따른 카메라 모듈에서 이물질에 의한 불량 발생을 설명한 것으로서,

a)도는 광학 필터에 이물질이 부착된 단면도,

b)도는 광학 필터의 이물질이 픽셀의 화각을 가리는 설명도,

c)도는 픽셀에 대한 이물질의 위치를 상세히 도시한 설명도;

제 3도는 본 발명에 따른 카메라 모듈에서 필터 간격유지 수단이 연성기판상에 부착되는 상태를 도시한 설명도;

제 4도는 본 발명에 따른 카메라 모듈에서 이물질에 의한 불량 발생을 방지하는 동작을 설명한 것으로서,

a)도는 광학 필터에 이물질이 부착된 단면도,

b)도는 광학 필터의 이물질이 픽셀의 화각 단면이 넓은 영역에 위치된 상태를 도시한 설명도,

c)도는 이물질이 위치된 픽셀로 광이 유입되는 상태를 상세히 도시한 설명도;

제 5도는 본 발명에 따른 카메라 모듈에서 렌즈의 위치조정에 의해서 전체적인 그 두께(높이)가 종래의 카메라 모듈과 동일하게 조정될 수 있음을 나타낸 설명도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1..... 카메라 모듈 10.... 연성기판

20.... 이미지 센서부 20a... 픽셀

30.... 렌즈 유닛 32.... 하우징

37.... 다수의 렌즈 40.... 광학 필터

50.... 필터 간격유지 수단 52.... 구멍

80.... 광축 200.... 카메라 모듈

202.... 이미지 센서부 220.... 연성기판

224.... 투광용 관통구멍 250.... 수광부

252.... 이미지 센서 254.... 포장수지층

260.... 렌즈 유닛 262.... 렌즈

270.... 광학 필터 272.... 하우징

K.... 이물질 θ.... 화각

본 발명은 디지탈 광학기기등에 사용되어지는 카메라 모듈에 관한 것으로, 보다 상세히는 연성 기판상에 광학 필터를 조립하는 과정에서 광학 필터에 부착한 이물질이 이미지 센서의 픽셀 화각(angle of view)을 가리지 않도록 하여 이물질에 의한 불량품 발생을 최소화하고, 그에 따른 모듈의 생산성 증대및 제조원가의 절감을 이룰 수 있는 광학 필터의 이물질 불량을 최소화한 카메라 모듈에 관한 것이다.

현재, 많은 휴대폰 업체들은 내장형 카메라 모듈을 장착한 휴대폰을 개발하여 생산중에 있다. 이러한 휴대폰에 장착되어지는 내장형 카메라 모듈은 그 구성 요소와 패키지 방법등에 따라서 여러 가지 형태가 개발되고 있다.

이러한 휴대폰에서 사용되어지는 카메라 모듈(200)은 도 1에 도시된 바와 같이, 일측에는 이미지 센서부(202)가 위치되고, 타측에는 휴대폰의 메인 보드(미도시)등에 전기적으로 연결되기 위한 콘넥터(230)가 구비되며, 상기 이미지 센서부(202)와 콘넥터(230)는 연성기판(220)상에 실장되는 소위 COF 공법구조로 제작된다.

상기 이미지 센서부(202)는 연성기판(220)에 투광용 관통구멍(224)이 설치되고, 그 관통구멍(224)의 일측으로는 수광부(250)가 형성되며, 이 수광부(250)가 관통 구멍(224)을 통하여 노출되는 상태로 연성기판(220)의 한쪽 면에 플립칩 방식으로 장착되는 이미지 센서(252)가 배치되고, 그 둘레에 포장수지층(254)이 형성된다.

또한, 상기 이미지 센서(252)의 전방측으로 형성된 관통구멍(224)을 통하여 수광부(250)에 연통하도록 렌즈 유닛(260)이 상기 연성기판(220)상에 실장되어 다수의 렌즈(262)들을 카메라 모듈(200)에 장착하게 된다.

상기와 같이 제작되는 현재의 카메라 모듈(200)에서 적외선 또는 자외선 및 가시광선중 필요한 부분을 제외한 파장을 차단할 수 있는 광학 필터(270)는 반드시 구비되어야 할 필수 구성요소이다.

이와 같은 광학 필터(270)는 통상적으로 IR 필터로 이루어지고, 이는 도 1에 도시된 바와 같이 이미지 센서부(202)를 이루는 하우징(272)내에서 연성기판(220)상에 부착되어 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 카메라 모듈(200)은 광학 필터(270)를 연성기판(220)의 상부면에 장착하는 과정에서 그 제작 공정상 작은 크기의 이물질(K)들이 상기 광학 필터(270)에 부착하여 이미지 센서(252)에 의한 수광작용을 방해한다. 그에 따라서 카메라 모듈(200)의 제작 과정에서 발생하는 전체 불량품의 대략 90% 정도를 이러한 광학 필터(270)상의 이물질(K)들이 발생시키는 것으로 조사되었다.

도 2에는 이와 같은 광학 필터(270)상의 이물질(K)에 의해서 종래의 카메라 모듈(200)에서 광학 성능의 불량이 발생하는 문제점이 보다 상세히 도시되어 있다.

종래의 카메라 모듈(200)은 도 2a)에 도시된 바와 같이, 광학 필터(270)상에 이물질(K)이 부착되면, 상기 광학 필터(270)가 이미지 센서의 수광부(250)에 형성된 픽셀(250a)에 근접하고 있기 때문에, 광학 필터(270)에 부착한 이물질(K)들도 이에 근접되어 도 2b)에 도시된 바와 같이, 이물질(K)이 이미지 센서(252)의 픽셀(250a)의 화각(θ)을 가려서 그 부분의 빛을 차단한다.

따라서, 해당 픽셀(250a)은 이물 불량을 발생시키고, 그러한 픽셀(250a)을 갖는 카메라 모듈(200)은 불량품으로 처리되며, 그러한 불량품이 다량 발생하는 문제점을 갖는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 그 목적은 연성 기판상에 광학 필터를 조립하는 과정에서 광학 필터에 부착한 이물질에 의한 불량품의 발생을 최소화하고, 그에 따라서 대부분 양품으로 제작가능하여 생산성 증대를 이룰 수 있는 광학 필터의 이물질 불량을 최소화한 카메라 모듈을 제공함에 있다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 적어도 광학 필터에 부착한 이물질로 인하여 발생되는 모듈의 불량품을 최소화함으로써 폐기되는 모듈을 감소시켜 제조원가의 절감을 이룰 수 있는 광학 필터의 이물질 불량을 최소화한 카메라 모듈을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 디지탈 광학기기등에 사용되어지는 카메라 모듈에 있어서,

패턴부를 형성한 연성기판;

상기 연성기판의 일측에 장착된 이미지 센서부;

상기 이미지 센서부로 광을 유입시키는 다수의 렌즈들을 구비하고, 연성기판에 고정된 렌즈 유닛;

상기 렌즈 유닛으로 유입되는 광으로 부터 특정 파장을 제거하도록 렌즈 유 닛내에 배치된 광학 필터; 및

상기 광학 필터와 상기 이미지 센서부와의 사이에 위치되어 광학 필터를 이미지 센서 부로부터 이격시킴으로써 광학 필터에 부착된 이물질이 이미지 센서 부의 픽셀로부터 멀어지도록 하여 화각을 차단하지 않도록 하는 필터 간격유지 수단;을 포함하여 이물질에 의한 광학 성능의 저하를 방지하는 것을 특징으로 하는 광학 필터의 이물질 불량을 최소화한 카메라 모듈을 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 광학 필터의 이물질 불량을 최소화한 카메라 모듈(1)은, 도 3및 도 4에 도시된 바와 같이, 패턴부(10a)를 형성한 연성기판(10)을 구비하고, 상기 연성기판(10)의 일측에 장착된 이미지 센서부(20)와, 상기 이미지 센서부(20)로 광을 유입시키도록 상기 연성기판(10)에 고정된 렌즈 유닛(30)을 갖는다.

그리고, 상기 렌즈 유닛(30)은 그 외측을 에워 싸는 하우징(32)의 내부에 다수의 렌즈(37)들을 구비하고, 상기 렌즈 유닛(30)을 통하여 유입되는 광으로 부터 특정 파장을 제거하도록 렌즈 유닛(30)내에 배치된 광학 필터(40)를 구비한다.

또한, 본 발명은 상기 광학 필터(40)와 상기 이미지 센서부(20)와의 사이에 위치되어 광학 필터(40)를 이미지 센서 부(20)로부터 이격시킴으로써 광학 필터(40)에 부착된 이물질(K)이 이미지 센서 부(20)의 픽셀(20a)로부터 멀어지도록 하여 화각(θ)을 차단하지 않도록 하는 필터 간격유지 수단(50)을 포함한다.

상기 필터 간격유지 수단(50)은 상기 광학 필터(40)가 부착되는 연성기판(10)에 일정 두께로 형성되는 것으로서, 바람직하게는 폴리이미드(Polyimide) 재료의 판부재로 이루어지고, 중앙에는 이미지 센서부(20)로 광이 통과할 수 있는 구멍(52)이 형성된다. 이와 같은 필터 간격유지 수단(50)은 상기 판 부재가 열경화성 접착제등으로 연성기판(10)상에 열 압착방식으로 부착되고, 상기 필터 간격유지 수단(50)의 상부면에 광학 필터(40)와 렌즈 유닛(30)의 하우징(32)이 부착되는 구조이다.

이와 같은 구조를 통하여 상기 광학 필터(40)는 연성기판(10)의 배면에 부착된 이미지 센서부(20)로 부터 이격되고, 상기 광학 필터(40)상에 부착한 이물질(K)이 이미지 센서부(20)로 부터 멀리 위치하도록 한다.

이와 같이 광학 필터(40)가 이미지 센서부(20)로 부터 멀리 위치되면, 도 4c)에 도시된 바와 같이, 점선으로 도시된 광학 필터(40)상의 이물질(K)이 이미지 센서부(20)의 픽셀(20a)로 부터 멀리 위치하여 실선으로 도시된 바와 같이 위치된다. 이와 같이 멀어지면, 상기 이물질(K)은 이미지 센서부(20)의 픽셀(20a) 화각(θ)의 좁은 단면영역에서 넓은 단면영역으로 위치 이동되고, 그에 따라서 이물질(K)이 화각(θ)을 가리는 영역의 단면 비율이 작아진다.

즉, 화각(θ)의 단면이 좁은 단면영역, 예를 들면 픽셀(20a)에 근접한 영역에서는 이물질(K)이 대부분의 화각(θ)을 가리게 되어 해당 픽셀(20a)이 불량으로 발생되지만, 화각(θ)의 단면이 넓은 단면영역, 예를 들면 픽셀(20a)로 부터 떨어져서 위치된 영역에서는 이물질(K)이 화각(θ)의 일부분 만을 가리게 되고, 나머지 부분을 통하여 광이 픽셀(20a)로 입력되어 해당 픽셀(20a)은 정상적으로 동작되고, 불량으로 발생되지 않는 것이다.

한편, 상기에서는 본 발명에 구비된 필터 간격유지 수단(50)이 광학 필터(40)와 렌즈 유닛(30)의 하우징(32)을 지지하여 연성기판(10)상에 부착시키는 것으로 설명되었지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 상기 필터 간격유지 수단(50)이 광학 필터(40)만을 지지하여 부착시키고, 렌즈 유닛(30)의 하우징(32)은 직접 연성기판(10)에 부착하도록 할 수 있음은 물론이다.

이와 같은 경우, 상기 필터 간격유지 수단(50)의 판부재가 연성기판(10)상에 부착되는 영역은, 상기 렌즈 유닛(30)이 광학 필터(40)와 함께 지지되어 부착되는 영역보다 다소 작게 형성될 것이다.

한편, 도 5에는 본 발명에 따른 카메라 모듈(1)에서, 광학 필터(40)가 이미지 센서부(20)로 부터 종래에 비하여 멀리 위치되어도, 렌즈 유닛(30)의 렌즈(37) 위치조정에 의해서 전체적인 그 두께(높이)가 조정될 수 있는 것임이 도시되어 있다.

이는 본 발명의 카메라 모듈(1)에 구비된 렌즈 유닛(30)의 포커싱을 위한 것으로서, 종래의 카메라 모듈(200)이 도 5a)에 도시되어 있고, 본 발명의 카메라 모듈(1)이 도 5b)에 도시되어 있으며, 각각의 카메라 모듈에 구비된 이미지 센서부(20)(202)들은 모두 포커싱 챠트(70)로 부터 동일 거리에 위치되어 있다.

즉, 도 5a)의 종래의 구조에 비하여, 도 5b)의 본 발명의 경우, 광학 필터(40)와 렌즈 유닛(30)은 필터 간격유지 수단(50)으로 인하여 연성기판(10)으로 부 터 거리(B) 만큼 이격되고, 이는 종래의 구조에 비하여 거리(B)-거리(b) 만큼 더 멀리 위치된다.

한편, 도 5a)의 종래의 구조와, 도 5b)의 본 발명의 경우에서 이미지 센서부(20)(202)로 부터 동일거리에 렌즈 유닛(30)(260)의 렌즈(37)(262)들이 위치되어야 렌즈(37)(262)의 포커싱(Focusing)이 서로 동일하게 이루어지므로, 종래와 본 발명의 렌즈(37)(262)들은 모두 이미지 센서부(20)(202)로 부터 동일 간격(A)을 유지하고 배치되어 있다. 따라서, 도 5a)의 종래의 구조와, 도 5b)의 본 발명의 경우, 렌즈 유닛(30)의 하우징(32)내의 렌즈(37)와 이를 장착한 하우징(32)의 위치에서 차이가 난다.

즉, 도 5a)의 종래의 구조에 있어서는 렌즈(262)와 하우징(272) 상단과의 간격(C)이 유지된 경우라면, 도 5b)의 본 발명의 경우에는 이 보다는 작은 간격(c)이 렌즈(37)와 하우징(32) 상단 사이에서 유지되고, 아래와 같은 조건 식(1)이 성립하는 것이다.

간격(C) - 간격(c) = 거리(B) - 거리(b) 식(1)

따라서, 본 발명은 종래에 비하여 필터 간격유지 수단(50)을 이루는 판부재의 두께에 해당하는 만큼, 렌즈 유닛(30)의 하우징(32) 내부에서 렌즈(37)의 위치를 조절하여 조립하게 되면, 전체적으로 카메라 모듈의 높이(두께)를 종래와 동일하게 유지할 수 있는 것이다.

도 5에서 점선으로 도시된 것은 광축(80)이다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 광학 필터의 이물질 불량을 최소화한 카 메라 모듈(1)은 상기 광학 필터(40)가 부착되는 연성기판(10)에 일정 두께로 폴리이미드(Polyimide) 재료의 판부재로 이루어지는 필터 간격유지 수단(50)이 구비된 것이어서, 상기 광학 필터(40)상에 부착한 이물질(K)이 이미지 센서부(20)로 부터 필터 간격유지 수단(50)의 두께 만큼 멀리 위치하도록 한다.

이와 같이 광학 필터(40)가 이미지 센서부(20)로 부터 멀리 위치되면, 도 4c)에서 실선으로 도시된 바와 같이, 광학 필터(40)상의 이물질(K)은 필터 간격유지 수단(50)의 두께 만큼 이미지 센서부(20)의 픽셀(20a)로 부터 종래에 비해 더 멀리 위치된다. 이와 같이 멀어지면 상기 이물질(K)은 이미지 센서부(20)의 픽셀 화각(θ)의 좁은 단면영역에서 넓은 단면영역으로 위치 이동되고, 그에 따라서 이물질(K)이 화각(θ)을 가리는 영역의 단면 비율이 작아진다.

이와 같이 종래에는 광학 필터(40)상에 부착된 이물질(K)이 이미지 센서부(20)에 근접되어 이미지 센서부(20)의 픽셀(20a)의 좁은 화각 단면영역을 가리게 되어 광을 차단시킴으로써 해당 픽셀(20a)이 불량으로 발생되지만, 본 발명에서는 광학 필터(40)의 이물질(K)이 필터 간격유지 수단(50)의 두께 만큼 픽셀(20a)로 부터 떨어져서 위치됨으로써 상기 이물질(K)이 화각(θ) 단면영역을 모두 가리지 않게 되고, 그에 따라서 해당 픽셀(20a)측으로는 광이 통과되어 정상적으로 동작되고 불량으로 발생되지 않는 것이다.

상기에서 필터 간격유지 수단(50)은 폴리이미드(Polyimide) 재료의 판부재 두께가 대략 0.4 mm 내외가 바람직하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아님은 분명한 것이고, 본 발명은 상기 필터 간격유지 수단(50)을 통하여 광학 필터(40)의 이물질(K)이 픽셀(20a)의 화각(θ)을 가리지 않고 픽셀(20a)이 정상으로 유지되는 범위의 필터 간격유지 수단(50) 두께를 모두 포함하는 것이다.

또한, 본 발명은 상기 필터 간격유지 수단(50)의 재료로서 폴리이미드(Polyimide) 재료를 사용하고, 이를 열경화성 접착제로 부착시킨 구조를 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 이와 동등한 기능을 하는 재료및 접착제등을 사용하여 필터 간격유지 수단(50)을 구성할 수도 있는 것이다.

상기에서와 같이 본 발명에 의하면, 상기 광학 필터(40)와 상기 이미지 센서부(20)와의 사이에 필터 간격유지 수단(50)이 위치되어 광학 필터(40)를 이미지 센서부(20)로 부터 이격시킴으로써 광학 필터(40)에 부착된 이물질(K)이 이미지 센서부(20)의 픽셀(20a)로 부터 멀어지도록 한다.

따라서, 이물질(K)은 이미지 센서부(20)의 픽셀 화각(θ)의 좁은 단면영역에서 넓은 단면영역으로 위치 이동됨으로 이물질(K)이 화각(θ)을 가리는 영역의 단면 비율이 작아지게 되어 해당 픽셀로는 수광이 이루어지고, 광학 필터(40)에 부착한 이물질(K)에 의한 픽셀(20a) 불량의 발생을 최소화한다.

그에 따라서 대부분의 카메라 모듈(1)을 양품으로 생산하여 작업 생산성의 증대를 이룰 수 있는 효과가 얻어진다.

이와 더불어서, 광학 필터(40)에 부착한 이물질(K)로 인하여 발생되는 픽셀(20a)의 불량품을 최소화함으로써 폐기되는 모듈을 감소시켜 카메라 모듈의 생산원가의 절감을 이룰 수 있는 효과가 얻어지는 것이다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 특정 실시예에 관하여 상세히 설명되었지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니다. 본 명세서 또는 도면의 기재 내용을 통하여 당업자들은 상기 실시예와는 다른 본 발명의 변형 구조 또는 균등 구조들을 다양하게 구성할 수 있지만, 이들은 모두 본 발명의 기술 사상내에 포함되는 것이다. 특히, 본 발명의 구성 요소들의 재질 변경, 단순 기능의 부가, 단순 형상변경 또는 치수 변경등이 다양하게 제시될 수 있겠지만, 이들은 모두 본 발명의 권리 범위내에 포함되는 것임은 명백한 것이다.

Claims

디지탈 광학기기등에 사용되어지는 카메라 모듈에 있어서,

패턴부를 형성한 연성기판;

상기 연성기판의 일측에 장착된 이미지 센서부;

상기 이미지 센서부로 광을 유입시키는 다수의 렌즈들을 구비하고, 연성기판에 고정된 렌즈 유닛;

상기 렌즈 유닛으로 유입되는 광으로 부터 특정 파장을 제거하도록 렌즈 유닛내에 배치된 광학 필터; 및

상기 광학 필터와 상기 이미지 센서부와의 사이에 위치되어 광학 필터를 이미지 센서 부로부터 이격시킴으로써 광학 필터에 부착된 이물질이 이미지 센서 부의 픽셀로부터 멀어지도록 하여 화각을 차단하지 않도록 하는 필터 간격유지 수단;을 포함하여 이물질에 의한 광학 성능의 저하를 방지하는 것을 특징으로 하는 광학 필터의 이물질 불량을 최소화한 카메라 모듈.
제 1항에 있어서, 상기 필터 간격유지 수단은 폴리이미드(Polyimide) 재료의 판부재로 이루어지고, 열경화성 접착제등으로 연성기판상에 열 압착방식으로 부착된 것임을 특징으로 하는 광학 필터의 이물질 불량을 최소화한 카메라 모듈.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 필터 간격유지 수단은 상기 광학 필터와 렌즈 유닛의 하우징을 동시에 지지하여 연성기판상에 부착시키는 구조임을 특징으로 하는 광학 필터의 이물질 불량을 최소화한 카메라 모듈.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 필터 간격유지 수단은 연성 기판상에 렌즈 유닛의 하우징을 제외하고, 광학 필터만을 지지하여 부착시키는 것임을 특징으로 하는 광학 필터의 이물질 불량을 최소화한 카메라 모듈.
제 1항에 있어서, 상기 필터 간격유지 수단은 이를 통하여 광학 필터의 이물질이 픽셀의 화각을 가리지 않고, 픽셀이 정상으로 유지되는 범위의 두께를 모두 포함하는 것임을 특징으로 하는 광학 필터의 이물질 불량을 최소화한 카메라 모듈.
제 5항에 있어서, 상기 필터 간격유지 수단(50)은 대략 0.4 mm 내외로 이루어지는 것임을 특징으로 하는 광학 필터의 이물질 불량을 최소화한 카메라 모듈.
제 1항에 있어서, 상기 필터 간격유지 수단은 그 두께에 해당하는 만큼, 렌즈 유닛의 하우징 내부에서 렌즈의 위치가 조절되어 렌즈 포커싱이 이루어지는 것임을 특징으로 하는 광학 필터의 이물질 불량을 최소화한 카메라 모듈.