KR100836130B1 - 카메라 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배럴 내부에 IR 필름이 장착된 카메라 모듈에 관한 것이다.

본 발명의 카메라 모듈은, 상면 중앙부에 이미지센서가 와이어 본딩된 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판의 상부에 하단부가 밀착 결합되는 하우징; 상기 하우징에 구비된 상단 개구부를 통해 삽입되는 원통형 몸체가 하부로 연장 형성되고, 그 내부에 렌즈가 장착된 배럴; 및 상기 원통형 몸체의 하부측에 내입 고정되는 IR 필름;을 포함하며, 비교적 가격이 비싼 IR 필터 글라스와 그 접착 공정이 제거됨에 따라 카메라 모듈 제작 비용이 절감되고, 이물 불량에 대한 기준 스펙을 완화시켜 카메라 모듈 제품의 수율을 향상시킬 수 있다.

배럴, IR 필름, 압입링, 하우징, 인쇄회로기판, 이미지센서

Description

카메라 모듈{Camera module}

도 1은 종래 카메라 모듈의 분해 사시도.

도 2는 종래 카메라 모듈의 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 카메라 모듈의 분해 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 카메라 모듈의 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11. 배럴 12. IR 필름

13,14. 압입링 15. 하우징

16. 인쇄회로기판 17. 이미지센서

본 발명은 배럴 내부에 IR 필름이 장착된 카메라 모듈에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 카메라 모듈의 배럴 내부에 IR 필터 역할을 하는 IR 필름이 장착됨으로써, 카메라 모듈의 높이를 최소화하고 모듈 제작 비용을 절감할 수 있도록 한 카메라 모듈에 관한 것이다.

일반적으로, 카메라 모듈(CCM:Compact Camera Module)은 소형으로써 카메라폰이나 PDA, 스마트폰을 비롯한 휴대용 이동통신 기기와 토이 카메라(toy camera) 등의 다양한 IT 기기에 적용되고 있는 바, 최근에 이르러서는 소비자의 다양한 취향에 맞추어 소형의 카메라 모듈이 장착된 기기의 출시가 점차 늘어나고 있는 실정이다.

이와 같은 카메라 모듈은, CCD나 CMOS 등의 이미지센서를 주요 부품으로 하여 제작되고 있으며 상기 이미지센서를 통하여 사물의 이미지를 집광시켜 기기내의 메모리상에 데이터로 저장되고, 저장된 데이터는 기기내의 LCD 또는 PC 모니터 등의 디스플레이 매체를 통해 영상으로 디스플레이되도록 한 것이다.

상기 카메라 모듈은 크게 이미지센서가 부착된 기판이 하부에 결합되는 하우징과, 상기 하우징의 상부에 내부로 다단의 렌즈가 적층 결합된 렌즈배럴로 구성되며, 상기 하우징의 상부에 렌즈배럴이 수직 장착되어 각 부재의 내, 외주면에 구비 된 암, 수나사부의 나사 결합에 의해서 제작이 완료된다.

이와 같은 카메라 모듈의 제조 과정을 간략히 살펴보면, 기판상에 이미지센서를 안착하여 상기 이미지센서와 기판을 와이어 본딩 방식에 의해서 부착한 다음 상기 기판을 하우징 하부에 장착하고, 렌즈배럴 내에 적어도 하나 이상의 렌즈가 다단으로 적층 결합되어 그 하부로 압입링이 삽입되고 본딩에 의한 고정이 이루어지게 되며, 상기 하우징 상부에 렌즈배럴이 회전 결합되어 그 접촉 부위에 접착제가 주입, 경화됨에 의해서 카메라 모듈의 제작 공정이 완료된다.

이때, 상기 카메라 모듈은 상기 하우징과 렌즈배럴의 장착 단계에서 렌즈배럴을 회전시켜 상기 하우징 상부에서 렌즈배럴이 상, 하부로 이송됨에 따라 그 내부에 장착된 이미지센서와 렌즈의 초점 거리 가변에 의한 초점 조정이 이루어지도록 한다.

이와 같이 조립되는 카메라 모듈의 하우징 내부에는 적외선을 차단하기 위한 적외선 차단 글라스가 내장되는 바, 적외선 차단 글라스가 장착된 종래 카메라 모듈의 구조를 아래 도시된 도면을 통해 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 종래 카메라 모듈의 분해 사시도이고, 도 2는 종래 카메라 모듈의 단면도이다.

도시된 바와 같이, 종래의 카메라 모듈(1)은 CCD나 CMOS의 이미지센서(2)가 와이어 본딩된 인쇄회로기판(3)이 하우징(4) 하단부에 결합되고, 상기 하우징(4)의 상단 개구부(4a)를 통해 원통형 몸체(5a)가 하부로 연장된 렌즈배럴(5)이 결합된다.

상기 렌즈배럴(5)은 원통형 몸체(5a)의 개구부를 통해 적어도 하나 이상의 렌즈(L)가 다단으로 적층 결합되며, 상기 원통형 몸체(5a) 내에 장착된 렌즈(L)는 이탈이 방지되도록 상기 개구부의 하부 내주면에 밀착되는 압입링(6)에 의해서 고정된다.

상기 압입링(6)은 외주면상에 단차부(6a)가 형성되어 상기 원통형 몸체(5a)의 개구부 상에 삽입된 상태에서 상기 단차부(6a) 내로 접착제(7)가 도포되고 상기 접착제(7)의 경화에 의해서 압입링(6)이 원통형 몸체(5a)의 하단 내주면에 밀착되게 고정된다.

이때, 상기 인쇄회로기판(3)의 상부, 즉 렌즈배럴(5)의 하단부와 상기 인쇄회로기판(3)에 부착된 이미지센서(2) 사이의 하우징(4) 내에는 적외선 차단 필터(IR cut off filter:이하 'IR 필터'라 칭함)(8)가 결합됨으로써, 상기 이미지센서(2)로 유입되는 과도한 장파장의 적외선을 차단시키게 된다.

상기와 같이 조립된 카메라 모듈은, 특정한 사물로부터 유입되는 빛이 렌즈(L)를 통과하면서 상이 반전되어 이미지센서(2)의 표면에 포커싱되는 데, 이때 나사 결합에 의해서 하우징(4) 상단에 체결된 렌즈배럴(5)을 회전시켜 최적의 포커스가 맞춰진 지점에서 하우징(4)과 렌즈배럴(5)의 유격 사이로 접착제가 주입됨으로써, 하우징(4)과 렌즈배럴(5)을 접착 고정시켜 최종적인 카메라 모듈 제품이 제작이 완료된다.

여기서, 상기 렌즈배럴(5) 내에 다단으로 적층된 렌즈(L)는 하부의 이미지센서(2)에 상을 맺혀주는 기능을 하고, 상기 이미지센서(2)는 렌즈(L)로부터 빛을 받 아 컬러를 만들어 내는 기능을 한다.

상기 이미지센서(2)는 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue)의 컬러별 필터를 통과한 빛을 합하여 색상을 만들어 내는데, 이때 적색의 경우 인간이 인식하는 파장보다 긴 파장의 빛을 센서가 인식하기 때문에 센서는 인간이 인식하는 컬러(color)와 다른 컬러를 만들어 낸다. 따라서, 인간이 인식하는 컬러와 같은 컬러를 만들어 주기 위해서는 잡광을 제거하기 위한 IR 필터(IR cut-off filter)를 사용해야 한다.

한편, 최근에는 소비자가 요구하는 해상도 또는 화소수가 점점 높아지게 됨과 아울러 휴대폰을 비롯한 이동통신 단말기에 장착되는 카메라 모듈의 소형화 추세에 따라 IR 필터를 별도로 사용하지 않고, 하우징 내부에 장착되는 글라스(8)에 IR 필터의 기능을 하는 IR 코팅막이 형성되도록 하거나, 배럴 내에 장착된 렌즈의 일면에 IR 코팅막을 형성시킴으로써, IR 필터 두께만큼의 공간을 줄인 카메라 모듈의 제작이 이루어지도록 한다.

그러나, 상기와 같이 IR 코팅막이 형성된 글라스(8)를 장착하거나, IR 코팅막이 형성된 렌즈(L)를 사용할 경우 모두 이미지센서가 부착된 기판의 상면에 유리 또는 플라스틱으로 이루어진 글라스(8)가 장착되어야만 하기 때문에 카메라 모듈의 크기, 즉 기판(3)으로부터 렌즈배럴(5) 상단까지의 높이를 줄이는 데에는 한계가 있다.

또한, 상기 하우징(4) 내에 기판(3)의 크기와 동일하거나 작은 크기의 글라스(8)가 항상 장착되어야 함에 따라 글라스의 수급 비용과 IR 코팅막이 형성된 글 라스를 부착하는 공정이 추가될 수 밖에 없어 카메라 모듈의 제작 비용이 상승하는 문제점이 지적되고 있다.

따라서, 본 발명은 종래 카메라 모듈에서 지적되고 있는 상기 제반 단점과 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 하우징 상단에 결합되는 렌즈배럴 내부에 한 쌍의 압입링에 의해서 고정되는 IR 필름이 장착됨으로써, 하우징 내의 IR 필터 글라스가 제거됨에 의해 모듈 제작 비용이 절감됨과 아울러 IR 필름과 이미지센서와의 이격 거리 최대화에 의해서 이물에 의한 불량이 감소될 수 있도록 한 카메라 모듈이 제공됨에 발명의 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적은, 상면 중앙부에 이미지센서가 와이어 본딩된 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판의 상부에 하단부가 밀착 결합되는 하우징; 상기 하우징에 구비된 상단 개구부를 통해 삽입되는 원통형 몸체가 하부로 연장 형성되고, 그 내부에 렌즈가 장착된 배럴; 및 상기 원통형 몸체에 내입 고정되는 IR 필름;을 포함하며, 상기 IR 필름은, 원판형으로 재단되며, 상기 원통형 몸체 내에 수평 장착된 것을 특징으로 하는 카메라 모듈에 의해서 달성된다.

상기 하우징은 상, 하 개구부가 구비된 원통형으로 구성되고, 상단 개구부를 통해 내부에 적어도 하나 이상의 렌즈가 적층 수납된 렌즈배럴의 하단부가 삽입되 며, 하단 개구부에 이미지센서가 실장된 인쇄회로기판이 밀착 결합된다.

이때, 상기 하우징의 내주면과 상기 배럴의 원통형 몸체 외주면에는 각각 암나사부와 숫나사부가 가공되어 상기 배럴과 하우징의 나사 결합에 의해서 배럴과 하우징의 밀착 결합이 이루어지도록 할 수 있다.

또한, 상기 카메라 모듈은 배럴과 하우징의 나사 결합 과정에서 상기 하우징 상단에서 회전되는 배럴의 회전으로 인쇄회로기판에 실장된 이미지센서와 배럴 내에 결합된 렌즈의 간격 조절에 의해서 초점 조정이 수행된다.

이와 같이 조립되는 본 발명의 카메라 모듈은, 원통형 배럴 내부에 적층되는 렌즈의 하부측에 원통형 몸체의 하단 개구부를 복개하는 IR 필름이 장착되고, 상기 IR 필름은 렌즈를 고정하기 위한 압입링의 하부에 주연부가 밀착되어 다른 압입링에 의해서 압착 고정됨으로써, 상부의 렌즈로부터 유입되는 과도한 파장의 적외선이 차단 가능한 박형화의 카메라 모듈이 제작 가능하도록 함에 기술적 특징이 있다.

여기서, 상기 한 쌍의 압입링은 그 외주면이 밀착되는 배럴 내벽면과의 공간에 접착제가 주입 경화됨에 의해서 상기 렌즈의 이탈을 방지함과 동시에 IR 필름의 고정이 이루어지도록 한다.

상기 IR 필름은 폴리머(polymer) 계열의 투명한 합성수지 재질로 구성되며, 대략 90㎛ 내외의 두께로 형성됨이 바람직하다.

본 발명에 따른 카메라 모듈의 상기 목적에 대한 기술적 구성을 비롯한 작용 효과에 관한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 도면을 참조한 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.

먼저, 도 3은 본 발명에 따른 카메라 모듈의 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 카메라 모듈의 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 카메라 모듈(10)은 내부에 렌즈(L)와 IR 필름(12)이 압입링(13)(14)에 의해서 압착 결합된 배럴(11)과, 상기 배럴(11)의 하단부가 삽입 장착되는 하우징(15)과, 상기 하우징(15)의 하면에 밀착 결합되는 인쇄회로기판(16)으로 구성된다.

상기 하우징(15)은 상, 하 개구부(15a)(15b)가 형성된 원통형으로 구성되며, 상단 개구부(15a)를 통해 배럴(11)의 원통형 몸체(11a)가 면 접촉을 이루며 소정의 범위 내에서 상, 하 이송 가능하게 수직 결합된다.

또한, 상기 하우징(15)의 하단 개구부(15b)는 상면 중앙부에 이미지센서(17)가 와이어 본딩된 인쇄회로기판(16)이 복개되며, 상기 인쇄회로기판(16)의 이미지센서(17)에 대한 렌즈(L)의 간격 조절이 이루어지도록 상기 하우징(15) 상부에서 배럴(11)을 상, 하 이송시켜 렌즈(L)의 초점 조정이 이루어지도록 한다.

여기서, 상기 하우징(15)과 배럴(11)은 상기 하우징(15)의 내주면에 암나사부(도면 미도시)가 형성되도록 하고, 상기 하우징(15)의 상단에 결합되는 배럴(11)의 원통형 몸체(11a) 외주면에 숫나사부(도면 미도시)가 구비되도록 하여 상기 암, 수 나사부를 통해 배럴(11)과 하우징(15)이 회전 가능하게 나사 결합됨에 의해서 그 접촉 계면이 밀착되게 조립되도록 할 수도 있다.

한편, 상기 배럴(11)은 하부로 연장된 원통형 몸체(11a)의 내부에 다단으로 렌즈(L)가 적층 결합되고, 상기 렌즈(L)의 하부에 원통형 몸체(11a)의 내주면과 렌즈(L) 하부면에 밀착되도록 환형의 제1 압입링(13)이 결합되며, 상기 제1 압입링(13) 하면에 압착되는 환형의 제2 압입링(14)을 통해 IR 필름(12)이 고정된다.

상기 제1 압입링(13)은 원통형 몸체(11a) 내부의 최하부측 렌즈(L)를 포함한 렌즈군의 이탈이 방지되도록 밀착 고정됨에 있어서, 상기 제1 압입링(13)의 외주면에 단차부(13a)가 형성되어 상기 단차부(13a)를 통해 접착제(18)가 주입, 경화됨으로써, 상기 렌즈(L)를 원통형 몸체(11a) 내에 압착된 상태로 고정시켜 상기 배럴(11) 내부에서 렌즈(L)의 이탈 및 유동이 방지되도록 한다.

또한, 상기 제1 압입링(13)의 하부에는 원판형의 IR 필름(12)과 제2 압입링(14)이 순차적으로 적층 결합된다. 즉, 상기 IR 필름(12)은 한 쌍의 압입링(13)(14) 사이에서 그 상, 하 주연부가 압착됨에 의해서 상기 원통형 몸체(11a)의 하단 개구부에 상기 렌즈(L)와 수평을 이루도록 장착된다.

상기 제2 압입링(14)은 IR 필름(12)의 하면에 밀착된 상태에서 그 외주면 측으로 접착제(18)가 주입, 경화되는 데, 상기 제2 압입링(14)의 접합 성능을 향상시키기 위하여 상기 원통형 몸체(11a)의 개구 단부 내주면 상에는 단턱부(11b)가 형성되어 상기 단턱부(11b)에 주입된 접착제(18)의 경화에 의해서 상기 원통형 몸체(11a)의 개구 단부측에 제2 압입링(14)이 고정된다.

여기서, 상기 제1 압입링(13)과 제2 압입링(14)을 고정시키기 위한 상기 접착제(18)는 UV의 조사에 의해서 경화되는 UV 접착제가 사용됨이 바람직하다.

이와 같이, 상기 제1 압입링(13)과 제2 압입링(14) 사이에 압착 결합된 IR 필름(12)은 폴리머(polymer) 계열의 투명한 합성수지 재질로 구성되고, 그 외주면이 배럴(11)의 원통형 몸체(11a) 내주면에 밀착 가능한 크기로 재단되어 상기 원통형 몸체(11a)의 개구부 내에 복개됨으로써, 상기 렌즈(L)를 관통하는 입사광 중에 포함된 적외선의 차단이 이루어지게 된다.

따라서, 종래에 사용되던 IR 필터가 코팅된 글라스를 인쇄회로기판 상부의 하우징(15) 내에 고정시키기 위한 글라스 안착 공정을 비롯한 그 접착 공정이 생략될 수 있다.

또한, 상기 IR 필름(12)은 90㎛ 내지 100㎛ 정도의 두께로 형성되며, 전술한 바와 같이, 상기 원통형 몸체(11a)의 내주면과 동일한 직경으로 재단되어 한 쌍의 압입링(13)(14) 사이에 중앙부의 처짐이 발생되지 않도록 압착 고정된다.

여기서, 상기 IR 필름(12)의 두께가 90㎛ 이하일 경우에는 상기 이미지센서(17)로 유입되는 입사광중에 포함된 장파장의 적외선을 효과적으로 차단할 수 없을 뿐만 아니라 IR 필름(12) 중앙부가 자중에 의해 처짐이 발생될 수 있으며, IR 필름(12)의 두께가 100㎛ 이상일 경우에는 종래에 사용되던 IR 코팅막이 형성된 글라스(0.3㎜)에 비해서 두께 절감의 효과를 크게 기대할 수 없기에, 90㎛에서 100㎛ 이내의 두께로 형성됨이 가장 바람직하다.
한편, 상기 IR 필름(12)은 제2 압입링(14)을 통해 상기 배럴(11)의 원통형 몸체(11a) 하부에 밀착 개재될 수도 있지만, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 배럴(11)의 원통형 몸체(11a) 내부에 장착된 렌즈(L)가 복수개로 적층된 렌즈군의 형태로 설치될 경우 상기 렌즈군의 렌즈(L)와 렌즈(L) 사이에 개재될 수 있다. 이때, 상기 배럴(11)의 원통형 몸체(11a) 내부에 IR 필름(12)이 장착됨에 따라 상기 제2 압입링(14:도 4 참조)은 삭제될 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이나, 이러한 치환, 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 카메라 모듈은 내부에 렌즈가 결합된 배럴 내부에 상기 렌즈를 압착 지지하는 한 쌍의 압입링 사이로 상기 렌즈와 수평 상태가 유지되도록 IR 필름이 고정됨으로써, 비교적 가격이 비싼 IR 필터 글라스와 그 접착 공정이 제거됨에 따라 카메라 모듈 제작 비용을 획기적으로 절감시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 상기 하우징 하부에 위치하는 이미지센서와 IR 필름간의 이격 거리가 늘어나게 됨으로써, 이물 불량에 대한 기준 스펙이 완화되어 카메라 모듈 제품의 수율을 향상시킴과 아울러 카메라 모듈의 전체적인 높이를 현저하게 낮출 수 있는 작용효과가 발휘된다.

Claims (8)

1. 상면 중앙부에 이미지센서가 와이어 본딩된 인쇄회로기판;

   상기 인쇄회로기판의 상부에 하단부가 밀착 결합되는 하우징;

   상기 하우징에 구비된 상단 개구부를 통해 삽입되는 원통형 몸체가 하부로 연장 형성되고, 그 내부에 렌즈가 장착된 배럴; 및

   상기 원통형 몸체에 내입 고정되는 IR 필름;

   을 포함하며,

   상기 IR 필름은, 원판형으로 재단되며, 상기 원통형 몸체 내에 수평 장착된 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
2. 제1항에 있어서,

   상기 배럴은, 하부로 연장된 원통형 몸체의 내부에 장착된 렌즈군을 지지하는 환형의 제1 압입링과 상기 제1 압입링의 하부에 주연부가 접촉된 IR 필름을 고정시키는 환형의 제2 압입링으로 구성된 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
3. 제2항에 있어서,

   상기 제1 압입링은, 외주면에 형성된 단차부와 상기 원통형 몸체의 내주면 사이에 주입된 접착제의 경화에 의해서 밀착 고정된 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
4. 제1항에 있어서,

   상기 원통형 몸체는, 하단 내주면 상에 단턱부가 구비된 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
5. 제2항에 있어서,

   상기 제2 압입링은, 그 외주면과 상기 원통형 몸체의 사이에 주입된 접착제가 경화됨에 의해서 밀착 고정된 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
6. 제2항에 있어서,

   상기 IR 필름은, 폴리머 계열의 투명한 합성수지 재질로 구성되고, 그 주연부가 상기 제1 압입링과 제2 압입링 사이에 압착되어 상기 원통형 몸체 내에 수평 장착된 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
7. 제1항 또는 제6항에 있어서,

   상기 IR 필름은, 상기 원통형 몸체 내에 장착된 렌즈와 렌즈 사이, 또는 원 통형 몸체의 하부에 밀착 개재된 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
8. 제1항 또는 제6항에 있어서,

   상기 IR 필름은, 90㎛ 내지 100㎛의 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.

Images