KR101004568B1

KR101004568B1 - 액체 세정이 가능한 렌즈 조립체 및 이를 포함하는 카메라 모듈

Info

Publication number: KR101004568B1
Application number: KR1020100083179A
Authority: KR
Inventors: 김영준
Original assignee: (주)차바이오앤디오스텍
Priority date: 2010-08-26
Filing date: 2010-08-26
Publication date: 2010-12-28

Abstract

본 발명에서는 모바일 통신 기기에 장착되는 카메라 모듈을 구성하는 렌즈 조립체로서, 다수의 초점 조절용 렌즈로 구성되는 렌즈 유닛의 주변부 하단과 이 렌즈 유닛을 수용하는 렌즈 배럴의 하단 내주면의 연결 영역으로 방수 부재가 도포, 형성되어 있는 렌즈 조립체를 제안한다. 본 발명에 따라 형성된 방수 부재로 인하여, 렌즈 조립체에 구동부가 체결, 조립된 상태에서도 액체를 이용한 세정 작업에 의해 렌즈 조립체에 발생한 파티클을 제거할 수 있기 때문에, 파티클로 인한 이미지 품질 저하의 문제를 방지할 수 있게 되었다.

Description

액체 세정이 가능한 렌즈 조립체 및 이를 포함하는 카메라 모듈{Lens Assembly Enabling Liquid Cleaning and Camera Module Having the Same}

본 발명은 렌즈 조립체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모바일 통신기기에 장착되는 카메라 모듈을 구성하는 렌즈 조립체 및 이러한 렌즈 조립체와 체결되는 카메라 모듈에 관한 것이다.

최근, 디지털 기술과 통신 기술이 융합됨에 따라, 핸드폰, PDA 등과 같은 개인 휴대용 모바일 통신기기는 단순한 통화 기능을 넘어서, 음악, 동영상, 영화, TV, 게임 등과 같은 멀티미디어가 가능한 멀티 컨버전스로 발전하고 있다. 특히, 휴대용 모바일 통신기기에는 카메라 모듈이 구비되어 이미지 촬상 장치(Image pickup device)의 역할도 수행하고 있어서, 모바일 통신기기는 소형 광학 기기로서도 기능하고 있다.

그런데, 이러한 디지털 방식의 이미지 촬상 장치로 기능하는 모바일 통신기기에 장착되는 카메라 모듈에서는 전하결합소자(charge coupled device, CCD)나 상보성 금속 산화막 반도체(complementary metal oxide semiconductor, CMOS)와 같은 이미지센서가 주요 부품으로 장착된다. 이미지센서에서, 카메라 모듈을 구성하는 렌즈 조립체를 통하여 입사된 피사체에 대한 광-이미지를 전기적 신호로 변환하는데, 전기적 신호로 변환된 광-이미지는 디지털 데이터로 저장된 뒤, 디스플레이 매체를 통해 영상으로 디스플레이도 하도록 구현된다. 최근에는 집적 기술의 발전으로 인하여 모바일 통신기기에서도 수백만 화소급 이상의 이미지센서를 구비한 카메라 모듈을 채택한 제품이 다수 시장에 출시되고 있다.

아울러, 모바일 통신기기에 장착되는 카메라 모듈 내에서는 피사체에 대한 배율 조정(zooming)이나 자동 초점 조절(auto-focusing)을 위하여 렌즈 조립체를 광축 방향으로 이동시키기 위한 다양한 렌즈 구동 모듈이 구비되어, 그 내부에 적절한 수로 형성되는 렌즈를 광축 방향을 따라 가동시키는 방법을 통해서 초점 및/또는 배율을 조정하도록 구성되는게 일반적이다. 이를 위해서 과거에는 기계식 모터 장치가 사용되었으나, 모바일 통신기기의 소형화, 경량화 추세에 부합하는 한편 안정적인 초점 조절(auto-focusing)을 위하여 스텝 모터, 압전 소자, 음성 코일 모터 등을 채택하고 있는데, 도 1은 종래 모바일 통신기기에 장착되는 카메라 모듈을 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 1 에 간략하게 도시된 것과 같이, 종래 모바일 통신기기에 채택되는 카메라 모듈(1)은 통상적으로 다수의 렌즈로 구성된 렌즈 유닛(L)을 내부에 수용하는 렌즈 배럴(12)로 구성되는 중앙의 렌즈 조립체(10)와, 이 렌즈 조립체(10)의 외측으로 나사 결합 등을 통해서 체결되는 하우징(20)을 포함하며, 렌즈 조립체(10)의 하단으로, 하우징(20)의 내측으로는 전기적인 패턴이 구비되어 있는 인쇄회로기판(40)의 상부에서 피사체에 대한 광이미지를 전기적 신호로 변환시키는 이미지센서(30)와, 특정 파장대 영역을 차단하기 위하여 렌즈 유닛(L)과 이미지센서(30) 사이에 적외선(IR) 필터(50)가 형성된다.

그런데, 렌즈 조립체(10)의 조립 과정이나 또는 렌즈 조립체(10)와 하우징(20)의 체결 과정에서 부품끼리의 마찰 등으로 인하여 미세한 이물질이 파티클(P)의 형태로 생성된다. 전술한 것과 같이 이미 수백만 화소급의 이미지센서(30)가 채택된 카메라 모듈을 장착한 모바일 통신기기가 널리 보급되고 있는 실정에 비추어 볼 때, 특히 필터(50)와 이미지센서(30)가 형성되는 이미지 촬상 영역(A)에 형성되는 파티클(P)은 제거할 필요가 있다.

이미지 촬상 영역(A)에 아주 미세한 파티클이 형성되더라도 하나의 화소 크기가 점차 작아지고 있는 이미지센서(30)에서는 피사체에 대한 이미지 변환에 있어서 큰 에러를 유발할 수 있을 뿐만 아니라, 자동초점조절에서의 에러는 피사체에 대한 이미지를 선명하게 하지 못함으로 인하여 화질 불량이라는 문제점을 야기할 수 있기 때문이다.

그런데, 종래 모바일 통신기기에 채택되는 렌즈 조립체(10) 및/또는 카메라 모듈(1)의 내부에 생성되는 파티클(P)을 제거하기 위해서, 통상적으로 검수자가 현미경 등을 통해 육안으로 확인한 파티클(P)을 일일이 제거하였기 때문에 공정이 복잡하고 시간이 많이 소요될 뿐만 아니라 생성된 파티클(P)을 일일이 제거하는 것은 불가능하였다.

이에, 공기 분사 방식에 의한 '에어세정(air cleaning)'방식을 채택하여 파티클(P)을 제거하는 방안도 모색되고 있다. 그런데, 피사체 쪽이라고 할 수 있는 렌즈 조립체(10)의 상부와 달리, 이미지센서(30)나 필터(50) 등이 배치되어 있는 렌즈 조립체(10) 하부에는 도시하지 않은 많은 부품들이 미세하게 조립되어 있어서 파티클(P)을 완전히 제거하기 위하여 강력한 에어세정으로 진행하는 경우에 많은 부품들이 손상될 수 있어서, 강력한 에어세정은 불가능하다. 따라서, 특히 렌즈 조립체(10) 하부에 형성되는 파티클(P)은 완전히 제거되지 못하여 이미지 불량의 문제점을 해결하지 못하고 있는 실정이다.

이에 대한 대안으로 물과 같은 액체를 사용하는 세정 방식을 채택할 수 있으나, 이 경우 도 2에 도시한 것과 같이, 렌즈 조립체(10)를 구성하는 다수의 렌즈(L)를 수용하는 렌즈 배럴(12)의 내주면과 렌즈의 외주면 사이로 물이 침투하는 일이 빈번하게 일어날 수 있고, 이로 인하여 결국 제품의 불량을 초래한다는 문제점이 있어서, 액체 세정 방식은 바람직한 대안이 되지 못하고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 특히 이미지 촬상 영역에 생성되는 이물질과 같은 파티클을 제거할 수 있도록 액체 세정이 가능한, 모바일 통신기기용의 카메라 모듈을 구성하는 렌즈 조립체 및 이를 포함하는 카메라 모듈을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 이미지 촬상 영역에 형성되는 파티클을 제거함으로써, 이미지 촬상 과정에서의 에러 유발을 미연에 방지하고, 안정적인 포커싱 조절이 가능하여 화질이 개선될 수 있는 모바일 통신기기용의 렌즈 조립체 및 이를 포함하는 카메라 모듈을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 후술하는 발명의 구성 및 첨부하는 도면을 통해서 더욱 분명해질 것이다.

상기와 같은 목적을 갖는 본 발명에 따르면, 모바일 통신 기기에 장착되는 카메라 모듈을 구성하는 초점 조절이 가능한 렌즈 조립체로서, 피사체에 대한 초점 조절을 위하여 다수의 렌즈로 구성되는 렌즈 유닛과; 상기 렌즈 유닛을 수용하는 렌즈 배럴을 포함하고, 상기 렌즈 배럴의 외주변을 따라 구동부가 장착된 상태에서, 액체 세정에 의하여 상기 렌즈 조립체에 형성된 파티클을 제거할 수 있도록 상기 렌즈 조립체가 밀봉되어 있는 것을 특징으로 하는 렌즈 조립체를 제공한다.

바람직한 일 실시예에 따르면, 액체 세정이 가능할 수 있도록 상기 렌즈 유닛을 이루는 다수의 렌즈 중에서 피사체에서 가장 먼 쪽에 배치되는 렌즈의 주변부 하단과 상기 렌즈 배럴의 하단 내주 사이에 방수 가능한 실링부를 형성하고, 실링부가 형성된 렌즈 배럴의 하단 내주면으로 압입링이 부착된다.

이때, 상기 방수 가능한 실링부는 접착제의 형태로 상기 렌즈 유닛의 주변부 하단과 상기 렌즈 배럴의 하단 내주에 도포될 수 있는데, 바람직하게는 렌즈 조립체의 물성에 영향을 주지 않도록 열-경화형 접착제를 사용하기보다는 광경화형 접착제, 예를 들어 자외선(UV) 경화형 접착제, 가시광선 경화형 접착제 등을 사용할 수 있으며, 단순한 접착 성분 외에 방수액을 포함할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명에서는 전술한 렌즈 조립체와; 상기 렌즈 조립체의 외주변 및 하단부를 감싸는 하우징과; 상기 하우징의 외주변을 따라 상기 렌즈 조립체를 광축 방향으로 움직이기 위한 구동부를 포함하고, 상기 구동부가 장착된 상태에서, 액체 세정에 의하여 상기 렌즈 조립체에 형성된 파티클을 제거할 수 있도록 상기 렌즈 조립체가 밀봉되어 있는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈을 제공한다.

이때, 상기 카메라 모듈은 상기 렌즈 조립체로 입사되는 광이미지에 포함된 적외선을 차단하는 IR 필터와, 상기 IR 필터를 통해 적외선이 차단된 광이미지를 전기적 신호로 변환시키는 이미지 센서를 더욱 포함한다.

이때, 상기 하우징은 상기 렌즈 조립체의 외주변으로 결합되는 캐리어와, 상기 렌즈 조립체 및 상기 캐리어의 하단으로 결합되는 베이스로 구성될 수 있으며, 상기 캐리어의 외주변을 따라 상기 렌즈 조립체를 광축 방향으로 움직이기 위한 구동부가 배치된다. 구동부의 예는 한정되지 않으며, 일예로는 보이스-코일-모터(Voice Coil Motor)일 수 있다.

본 발명에서는 렌즈 조립체를 구성하는 다수의 렌즈 중에서 예를 들어 이미지센서에 가까운 하단의 렌즈 주변부 하단과, 다수의 렌즈를 수용하는 렌즈 배럴의 내주면 하단 영역으로 방수 가능한 실링부를 형성하였다.

이에 따라, 본 발명의 렌즈 조립체 및 이와 결합되어 형성되는 카메라 모듈 의 경우, 조립 과정 등에서 발생하는 파티클을 제거하기 위한 방안으로 액체 세정을 채택할 수 있고, 액체 세정에 의해서도 물이 렌즈와 렌즈 사이의 영역으로 침투하지 않아 제품의 불량을 초래하지 않게 된다.

아울러, 특히 이미지 촬상 영역에 형성되는 이물질과 같은 파티클을 완전히 제거할 수 있어서, 이물질로 인하여 이미지센서가 촬상 과정에서 에러를 유발한다거나 또는 포커싱 조정에 실패하여 품질 저하가 일어나는 것을 미연에 방지할 수 있을 것으로 기대된다.

따라서 렌즈 조립체의 제조자는 본 발명에 따라 제조된 렌즈 조립체를 공급하면, 카메라 모듈 제조업자는 이미지 촬상 영역에 잔류할 수 있는 이물질과 같은 파티클을 제거하기 위하여 액체 세정이라는 방법을 사용할 수 있어서 최종적으로 제조되는 카메라 모듈에 의한 이미지 촬상에서, 이미지 촬상 영역에 잔존하는 파티클로 인한 화질 불량이나 초점 불량의 문제를 방지할 수 있다.

도 1은 종래 모바일 통신기기에 장착되는 카메라 모듈을 개략적으로 도시한 단면도.
도 2는 종래 모바일 통신기기에 장착되는 카메라 모듈의 조립 과정 등에서 발생하는 파티클(P)을 제거하기 위하여 액체-세정 방식을 채택하는 경우의 문제점을 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따라 모바일 통신기기에 장착되는 카메라 모듈의 개략적인 단면도로서, 예시적으로 보이스 코일 모터 방식을 채택한 카메라 모듈을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따라 카메라 모듈의 중앙에 형성되는 렌즈 조립체의 구성을 보다 상세하게 도시한 도면.
도 5는 도 4에 도시한 렌즈 조립체의 하단부에 설치되는 실링부와 이 실링부를 통하여 렌즈 조립체의 하단에 결합되는 압입링이 부착되기 전의 상태를 도시한 것이다.
도 6a는 본 발명에 따른 렌즈 조립체의 외주변으로 구동부가 장착된 상태에서 카메라 모듈 내부에서 야기되는 파티클(P)의 발생을 특히 이미지 촬상 영역을 중심으로 도시한 것이고, 도 6b는 본 발명에 따른 렌즈 조립체의 경우, 구동부가 장착된 상태에서 액체-세정을 통하여 특히 이미지 촬상 영역에서의 파티클을 제거할 수 있다는 것을 보여주는 도면이다.

본 발명은 특히 이미지 촬상 영역으로 생성되는 파티클을 제거하기 위하여 액체 세정이 가능한, 모바일 통신기기용의 렌즈 조립체 및 이러한 렌즈 조립체와 체결되는 카메라 모듈에 관한 것인바, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 첨부하는 도면을 통해서 설명한다. 본 명세서에서, 설명의 편의를 위해서 '상단', '상부' 등의 용어는 피사체 쪽을 의미하며, '하단', '하부' 등은 이미지센서 쪽을 의미한다는 점에 유의하여야 한다. 아울러, 렌즈 조립체가'밀봉'되었다고 할 때, 렌즈 조립체를 구성하는 렌즈 유닛을 구성하는 렌즈와 렌즈 사이의 공간으로 물과 같은 액체가 침투할 수 없다는 것으로 이해되어야 할 것이다.

도 3은 본 발명에 따라 모바일 통신기기에 장착되는 카메라 모듈을 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 카메라 모듈의 중앙에 배치, 형성되는 렌즈 조립체를 보다 상세하게 도시한 단면도이다. 우선, 도 3에 도시한 것과 같이, 본 발명의 카메라 모듈(100)은 중앙의 렌즈 조립체(200)와, 이 렌즈 조립체(200)를 수용하는 하우징(300)과, 렌즈 조립체(200)의 외주변을 따라, 하우징(300)의 외측에 형성되어 피사체에 대한 초점 조절을 구현하기 위한 구동부(400)와, 렌즈 조립체(200)를 통과한 광이미지를 전기적 신호로 변환하는 이미지센서(510)와, 특정 파장의 빛을 차단한 상태에서의 광이미지를 이미지센서(510)로 보내기 위한 필터(530)를 포함한다.

렌즈 조립체(200)는 중앙에 형성되어 피사체에 대한 이미지 촬상을 위한 영역을 정의하는데, 적절한 곡률의 볼록렌즈와 오목렌즈를 조합하여 피사체에 대한 초점 조절을 위하여 일반적으로 다수의 렌즈(도 4에서서는 L1, L2, L3, L4의 4개의 렌즈)로 구성되는 렌즈 유닛(210)과, 이 렌즈 유닛(210)을 수용하는 원통 형상의 렌즈 배럴(220)로 구성된다. 도면에 도시한 것과 같이 렌즈 유닛(210)에는 4개의 렌즈(L1, L2, L3, L4)로 구성될 수 있으나, 이는 어디까지나 예시에 불과한 것이고, 필요에 따라 렌즈 유닛(210)을 이루는 렌즈의 수라든가 곡률 등은 임의로 조정될 수 있다는 점은 본 발명이 속하는 기술분야에서의 통상의 기술자에게는 자명한 사실이다.

다수의 렌즈(L1 내지 L4)를 광축 방향으로 정렬, 배치하여 형성되는 렌즈 조립체(200)는 중공 원통체의 렌즈 수용부로서, 그 외측으로 중공부를 갖는 대략 원통체의 하우징(300)을 이루는 캐리어(310)에 체결된다. 렌즈 조립체(200)와 캐리어(310)를 체결하기 위해서, 렌즈 유닛(210)을 수용하고 있는 렌즈 배럴(220)의 외측으로 나사산(222, 도 4 참조)이 형성되며, 캐리어(220)의 내주변에도 이 나사산에 대응되는 나사산이 형성된다.

한편, 도 4에 도시한 것과 같이, 한편, 렌즈 유닛(210)의 주변부에는 투과된 빛을 차폐하거나 빛이 내면으로 반사되는 것을 방지하는 동시에 각각의 렌즈가 렌즈 배럴(220)의 내주면으로 안정적으로 조립, 배열되고, 각각의 렌즈 사이의 간격을 조절하기 위한 수단이 구비될 수 있다. 예를 들어, 제 1 렌즈(L1)의 하단 주변부와 제 2 렌즈(L2)의 상단 주변부 사이에, 렌즈 배럴(220)의 내주면(224) 상단에 부착된 상태에서 중앙을 향하여 연장되는 형태의 제 1 스페이서(232)가 배치되고, 제 2 렌즈(L2)의 하단 주변부와 제 3 렌즈(L3)의 상단 주변부 사이에도 제 1 스페이서(232)와 유사한 형태로 렌즈 배럴(220)의 내주면(224)에 부착된 상태에서 렌즈 조립체(200)의 중앙을 향해 연장되는 제 2 스페이서(234)가 배치된다.

아울러, 제 3 렌즈(L3)의 주변부 하단과 제 4 렌즈(L4)의 주변부 상단 사이에 제 1 압입링(242)이 렌즈 배럴(220)의 내주면과 연결된 상태에서 제 3 렌즈(L3)의 주변부를 지지하고 있으며, 제 4 렌즈(L4)의 주변부 하단에도 제 1 압입링(242)이 유사한 형태로 제 2 압입링(244)이 렌즈 배럴(220)의 하단 내주면에 연결된 상태에서 제 4 렌즈(L4)의 주변부를 지지하고 있다.

도면에서는 2개의 압입링(242, 244)을 도시하였지만, 만약, 렌즈 유닛(210)을 이루는 렌즈가 3개(L1, L2, L3)라면, 피사체 쪽에서 가장 먼 쪽, 즉 렌즈 유닛(210)을 이루는 렌즈 중에서 가장 하단에 배치, 형성되는 제 3 렌즈(L3)의 주변부 하단으로, 렌즈 배럴(220)의 내주면(224) 하단으로 결합되는 1개의 압입링만으로 형성된다.

한편, 도시하지는 않았으나 상기 렌즈 배럴(220)의 상단 내주면으로는 제 1 렌즈(L1) 주변부 상단을 덮을 수 있는 형상의 차광판이 형성되어 렌즈 유닛(210)의 광선 투과 영역과 비-투과 영역을 구분할 수 있도록 구성될 수 있다. 이들 스페이스(232, 234)나 압입링(242, 244)은 본딩제를 사용하여 렌즈 배럴(220)의 내주면(224)으로 부착될 수 있다.

다시 도 3을 참조해서 본 발명에 따른 카메라 모듈(100)의 구성을 설명하면, 렌즈 조립체(200)를 수용하기 위한 하우징(300)으로서 도면에서는 렌즈 조립체(200)의 측면으로 체결되는 캐리어(310)와, 캐리어(310)의 하단을 견고하게 지지하여, 카메라 모듈(100)의 하단 외형을 제공할 수 있도록 캐리어(310)의 하단을 에워싸는 형태의 대략 4각 형상을 가지는 베이스(320)를 도시하고 있다. 렌즈 유닛(200)을 수용하는 캐리어(310)의 하단 및 캐리어(310)의 하단을 에워쌀 수 있을 정도의 중공을 가지는 베이스(320)의 중앙은 이미지 촬상 영역(A, 도 6a 참조)을 이루는데, 필터(530)나 이미지센서(510)로 피사체에 대한 광이미지가 전달될 수 있도록 구현된다.

이때, 캐리어(310)나 베이스(320)는 절연 수지, 예를 들어 유리가 함유되어 있는 폴리카보네이트와 같은 절연 수지의 플라스틱 재질을 사용하여, 프레스 성형 가공에 의하여 일체로 제작될 수 있다. 아울러, 도면에서는 렌즈 조립체(200)의 외측에 체결되는 캐리어(310)와 이 하단에 결합되는 베이스(320)로 하우징(300)을 구분하였으나, 도 1에 도시한 것과 같이 내부에 렌즈 조립체(200)를 수용하기 위하여 플라스틱 사출물로서의 하우징(300)을 일체로 형성할 수 있다.

한편, 베이스(320)의 중공 영역으로 배치되는 이미지센서(510)는 다수의 화소로 구성된 화소영역과, 화소영역의 입출력 단자인 다수의 전극으로 구성되며, 다수의 전극은 와이어 본딩 장비를 이용하여 인쇄회로기판(520)의 전극과 전기적으로 연결되며, 이미지센서(510)는 예를 들어 에폭시 등의 접착제를 사용하여 인쇄회로기판(520)의 상면으로 접착된다. 이미지센서(510)로는 전하결합소자(charge coupled device, CCD) 또는 상보성 금속 산화막 반도체(Complementary metal oxide semiconductor, CMOS) 등 이미 잘 알려져 있는 소자를 사용할 수 있다. 한편, 이미지센서(510)를 통하여 전기적으로 변환된 영상 신호는 인쇄회로기판(520)을 통해서 디지털 처리된다.

아울러, 이미지 촬상 소자인 이미지센서(510)는 적외선 파장을 감지하여 촬상시 화면색조가 적조의 경향을 가지므로, 이러한 파장대 영역의 빛을 차단한 상태에서 이미지센서(510)로 광이미지를 결상시킬 수 있도록, 렌즈(L4)와 이미지센서(510) 사이에, 베이스(320)의 내주면으로 적외선 차단 필터(IR 필터, IR Cut-Off filter, 530)가 배치된다.

한편, 렌즈(L1 내지 L4)와 이미지센서(510) 사이의 거리를 조정하는 방법으로 피사체에 대한 초점 조정을 위해서, 렌즈 조립체(200)의 외주변을 따라, 캐리어(310)의 외측으로 캐리어(310) 및 캐리어(310)의 내부에 수용된 렌즈 조립체(200)를 광축 방향으로 이동시키는 구동부(400)가 배치될 수 있는데, 도면에서는 일예로 보이스 코일 모터(Voice coil motor, VCM) 방식의 구동부를 도시하고 있다.

구체적으로, 피사체에 대한 오토-포커싱(Auto-focusing, AF) 과정을 제어하기 위한 VCM 방식의 구동부(400)는 자계를 발생하는 마그네트(410), 마그네트로부터 발생하는 자계의 흐름을 제어하기 위하여 마그네트(410) 주변으로 배치되는 요크(420), 외주 전원으로부터 소정의 전력을 인가받는 구동코일(430)로 구성된다.

마그네트(410)는 예를 들어 네오듐-계의 영구 자석을 사용할 수 있으며, 캐리어(310)의 상단 외주면과 이격된 상태로 배치될 수 있도록 중공부를 갖는 대략 링 형상이다. 한편, 예를 들어, 자기투과율이 우수한 철, 냉간압연강 또는 니켈과 같은 도전성 물질로 만들어지는 요크(420)가 마그네트(410)의 상단 및 내주면을 에워싸도록 형성되어 마그네트(410)로부터 생성되는 자기장의 흐름, 즉 자속을 효율적으로 제어할 수 있도록, 대략 "ㄱ"자 형상의 단면을 가지면서 배치된다.

이와 함께, 마그네트(410)에서 생성되는 자기장과 상호 작용하여 전자기력에 의한 로렌츠의 힘, 즉 구동력을 발생시킬 수 있도록 외부의 전원과 전기적으로 연결되어 있는 구동 코일(430)이 캐리어(310) 하단에 안착되는 형태로 배치되어 있다. 이에 따라, 구동 코일(430)은 캐리어(310)의 외주변을 따라 권선된 형태로 배치되어, 캐리어(310) 및 그 내부에 수용된 렌즈 조립체(200)와 함께 광축 방향으로 그 위치가 변경될 수 있도록 구성되어 있다.

아울러, 구동부(400)의 구동력에 의하여 렌즈 조립체(200)가 이동하는데 따른 복원력을 제공하는 동시에 구동 코일(430)로의 급전 경로를 제공할 수 있도록 상단 스프링(450)과 하단 스프링(460)이 형성된다. 이때, 상단 스프링(450)은 캐리어(310) 및 요크(420)의 상단으로 배치되고, 하단 스프링(460)은 캐리어(310)의 저면과 베이스(320)의 주변부 상단 사이에 배치된다. 상단 스프링(450)과 하단 스프링(460)은 구동부(300)를 지지하고, 구동력에 대한 반발력을 제공하여 포커싱 과정에서 렌즈 조립체(200) 및 캐리어(310)가 급속하게 광축 방향으로 이동하는 것을 방지한다.

이와 같은 VCM 방식의 구동 모듈에 의하여 피사체에 대한 초점 조정이 가능하다. 구체적으로, 렌즈(L1 내지 L6)를 통과한 피사체에 대한 광이미지가 필터(530)를 경유하여 자외선 영역 파장대의 빛이 차단된 상태에서 이미지센서(510)로 전달되면, 이미지센서(510)는 이를 전기적 신호로 변환하여 인쇄회로기판(520)을 통하여 연결되어 있는 카메라 모듈(100) 내의 제어부(미도시)로 전송한다. 피사체의 영상 신호가 흐릿하면 제어부는 포커싱 에러를 인식하여 소정의 전류를 구동코일(430)로 인가하는데, 이에 따라 구동코일(430)에 자기장이 발생하면 마그네트(410)에서 발생하는 자속과의 상호 작용에 따라 로렌츠의 힘이 생성되어, 캐리어(310) 및 그 내부에 수용된 렌즈 조립체(200)를 광축 방향으로 이동시켜 포커싱을 조정하게 되는 것이다.

도면에서는 피사체에 대한 오토-포커싱을 구현하기 위한 구동부(300)의 예로서 보이스 코일 모터를 예시하였으나, 모바일 통신기기에 장착되는 카메라 모듈에서의 안정적인 포커싱을 구현하기 위한 다른 방안으로서의 스텝-모터, 압전 소자 등을 채택할 수 있으며, 이러한 구동부의 구성은 잘 알려져 있으므로 상세한 설명은 생략한다.

특히, 본 발명에 따르면 렌즈 조립체(200) 및 이러한 렌즈 조립체(200)를 구성 부재로 하는 모바일 통신용 기기에 채택되는 카메라 모듈(100) 내부에 잔류하는 파티클을 제거하기 위하여 액체 세정이 가능한데, 이에 대해서 설명한다. 도 5는 본 발명에 따른 렌즈 조립체(200)의 구성에서 액체 세정이 가능하도록 방수 가능한 실링부를 설명하기 위해서 이미지 센서에 가장 가깝게 위치한 제 4 렌즈(L4)의 주변부 하단을 지지하는 동시에 빛의 반사를 방지하기 위한 제 2 압입링(244)이 렌즈 배럴(220)의 내주면(224) 하단에 부착되기 전의 상태를 도시한 것이다. 이 제 2 압입링(244)은 렌즈 배럴(220) 내주면(224) 하단에 도포되는 본딩제(260)에 의해서 렌즈 배럴(220)로 결합된다.

본 발명에서는 제 2 압입링(244)을 렌즈 배럴(220)의 내주면(224) 하단으로 부착하기 전에, 피사체에서 가장 먼 쪽에 배치, 형성되는 제 4 렌즈(L4)의 주변부 하단 및 제 4 렌즈(L4)의 주변부 하단에 인접한 렌즈 배럴(220)의 내주면(224)으로 이미 실링부(250)를 형성한다. 이에 따라, 렌즈 유닛(210) 중에서 가장 하단에 배치, 형성되는 제 4 렌즈(L4)의 외주면과 렌즈 배럴(220)의 내주면(224) 사이에 형성될 수 있는 간극을 메울 수 있도록 형성된다.

도 5에서는 실링부(250)가 제 4 렌즈(L4)의 주변부 하단 및 렌즈 배럴(220)의 내주면(224)에 상대적으로 넓게 형성되는 형태로 도시하였으나, 실제로 제 4 렌즈(L4)의 외주측 하단과, 이 제 4 렌즈(L4)가 결합되는 렌즈 배럴(220)의 내주면(224) 사이의 간극을 채울 수 있으면, 본 발명의 목적이나 효과를 달성할 수 있다는 점에 유의하여야 할 것이다.

이와 같은 기능을 갖는 실링부(250)로서는 간극을 메우기 위하여 사용되는 패킹 부재와 같은 별도의 부재를 사용할 수 있으나, 부품의 최소화라든가 조립, 제조 공정의 간소화를 통한 경제성을 확보한다는 점에서 볼 때, 접착제 및/또는 방수액을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.

이때, 사용될 수 있는 접착제로는 미세한 전자 부품 사이에서의 간극으로 침투가 가능한 임의의 접착제로서 열 경화형 접착제, 광 경화형 접착제 등을 고려해 볼 수 있다. 특히 바람직하게는 미세한 전자 부품 사이에서 악영향을 미칠 수 있는 유기 용제를 포함하지 않는 광 경화형 접착제이다. 광 경화형 접착제로서는 자외선에 의하여 경화되는 자외선(UV) 경화형 접착제라든가, 인위적인 전자선에 의하여 경화되는 전자선 경화형 접착제, 태양과 같은 자연광선에 의해서 경화 가능한 가시광선 경화형 접착제를 들 수 있다.

UV 경화형 접착제에는 1) 폴리에스테르계, 폴리에테르계, 우레탄계, 에폭시계, 실리콘계의 반응성 올리고머, 2) 반응성 올리고머의 가교제로서의 반응성 희석제, 3) 자외선의 에너지를 흡수하여 광중합 반응을 개시하는 광중합 개시제, 4) 기타 성분으로서 광증감제, 착색제, 증점제 및 중합금지제로 구성되는데, 경화 속도가 빠르고 조립 공정 중에 접착제 도포가 가능하며, 본 발명에 의한 실링 효과를 얻을 수 있는 코팅 효과도 달성할 수 있기 때문에 특히 바람직하다.

한편, 가시광선 경화형 접착제의 성분으로는 1) 아크릴계(우레탄 아크릴레이트, 폴리에스테르 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트, 다관능 (메타)아크릴레이트) 또는 폴리엔/폴리티올계(트리아릴이소시아누레이트/디아릴말레에이트 등)와 같은 경화수지 성분, 2) 캄파-퀴논, 알파-나프톨과 같은 광중합 개시제, 3) 증감제, 4) 필러(충진재), 5) 기타 (일래스토머, 실란 커플링제) 등으로 구성되는데, 안전성이나 광투과성이나 피착되는 재료의 다양성 면에서 UV 경화형 접착제에 비하여 양호하기 때문에, UV 경화형 접착제를 대신하여 사용할 수 있다.

아울러, 전술한 접착제 성분에 더하여 또는 전술한 접착제와 별도로 아크릴계, 우레탄계 등의 방수액을 실링부(250)로 사용할 수 있으며, 접착제 및/또는 방수액을 사용하여 실링부(250)를 형성하는 경우에는 스프레이 방식을 고려해 볼 수 있을 것이다.

결국, 본 발명에서는 렌즈 유닛(210)을 구성하는 다수의 포커싱 조절 렌즈 중에서, 이미지 촬상을 위한 필수 소재인 이미지센서(510)에 가장 가깝게 형성되어 있는, 하단에 배치되는 제 4 렌즈(L4)의 주변부 하단과, 이 제 4 렌즈(L4)의 주변부 하단에 인접하여 형성되는 렌즈 배럴(220)의 내주면(224)으로 바람직하게는 접착제 및/또는 방수액을 적절한 두께로 도포하여 형성되는 실링부(250)를 형성한 뒤에, 제 2 압입링(244)을 제 4 렌즈(L4) 주변부 하단 및 렌즈 배럴(220)의 내주면 하단으로 부착하는 방식으로 렌즈 조립체(200)를 조립하여, 렌즈 조립체(200)의 하단 주변부 영역에 형성될 수 있는 간극을 채울 수 있도록 하였다.

이와 같이, 본 발명에서는 렌즈 조립체(200), 특히 렌즈 조립체(200)의 하단이 밀봉되어 있어 렌즈와 렌즈 사이의 영역으로 액체가 침투할 수 없다. 따라서, 렌즈 조립체(200)의 외측으로 구동부(400)가 체결, 조립된 상태에서도 물과 같은 액체를 사용하여 렌즈 조립체(200) 하단에서 발생할 수 있는 이물질과 같은 파티클(P, 도 6a 참조)을 제거할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 렌즈 조립체(200)를 이루는 렌즈 유닛(210)이 3개의 렌즈(L1, L2, L3)로 구성되는 경우에는 가장 하단에 위치하는 제 3 렌즈(L3)의 주변부 하단으로 부착되는 제 1 압입링(242, 도 4 참조)을 부착하기 전에, 제 3 렌즈(L3)의 주변부 하단과 렌즈 배럴(220)의 내주면(224) 사이의 영역에 전술한 실링부(250)가 개재될 수 있음은 자명한 사실이다.

전술한 것과 같이 구성되는 본 발명의 렌즈 조립체(200)를 조립하는 과정이나 또는 렌즈 조립체(200)를 캐리어(310)에 체결하는 과정에서도 도 6a에 도시된 것과 같이 파티클(P)이 형성될 수 있다. 하지만, 본 발명에 따르면 도 6b에서 설명하고 있는 것과 같이, 렌즈 조립체(200)의 외주변을 따라 구동부(400)가 조립, 체결된 상태에서 특히 렌즈 조립체(200) 하단의 이미지 촬상 영역(A)에 형성되는 파티클을 액체 세정에 의하여 깔끔히 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 실링부(250)로 인하여 물이 제 4 렌즈(L4)와 렌즈 배럴(220)의 내주면 사이로 침투하는 것을 방지할 수 있어서 종래, 물과 같은 액체가 렌즈 유닛 사이로 침투함으로써 결국 렌즈 조립체를 사용할 수 없게 되는 문제점을 해소하였다.

특히, 액체 세정을 통하여 이미지 촬상 영역(A)에 잔류하는 이물질과 같은 파티클(P)을 제거할 수 있기 때문에, 최종적으로 조립되는 카메라 모듈(100)의 구동 과정에서 이미지 촬상 영역(A)에 잔존하는 파티클로 인하여 오토 포커싱 에러로 인한 이미지 품질 저하의 문제를 해소할 수 있게 된다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 기초하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 결코 아니다. 오히려, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 기술자라면 전술한 실시예에 기초하여 다양한 변형과 변경을 용이하게 추고할 수 있으며, 이러한 변형과 변경은 모두 본 발명의 권리범위에 속한다는 사실은, 첨부하는 청구의 범위에서 분명해질 것이다.

100 : 카메라 모듈 200 : 렌즈 조립체
210 : 렌즈 유닛 220 : 렌즈 배럴
250 : 실링부 260 : 압입링
300 : 하우징 310 : 캐리어
320 : 베이스 400 : 구동부
510 : 이미지 센서 530 : 필터

Claims

모바일 통신 기기에 장착되는 카메라 모듈을 구성하는 초점 조절이 가능한 렌즈 조립체로서,
피사체에 대한 초점 조절을 위하여 다수의 렌즈로 구성되는 렌즈 유닛과;
상기 렌즈 유닛을 수용하는 렌즈 배럴을 포함하고,
상기 렌즈 배럴의 외주변을 따라 구동부가 장착된 상태에서, 액체 세정에 의하여 상기 렌즈 조립체에 형성된 파티클을 제거할 수 있도록, 상기 렌즈 유닛을 이루는 다수의 렌즈 중에서 피사체에서 가장 먼 쪽에 배치되는 렌즈의 주변부 하단과 상기 렌즈 배럴의 하단 내주 사이에 방수 가능한 실링부를 형성하고, 실링부가 형성된 렌즈 배럴의 하단 내주면으로 압입링이 부착되어 있는 렌즈 조립체.
제 1항에 있어서,
상기 방수 가능한 실링부는 접착제의 형태로 상기 렌즈 유닛의 주변부 하단과 상기 렌즈 배럴의 하단 내주에 도포되는 것을 특징으로 하는 렌즈 조립체.
제 2항에 있어서,
상기 접착제는 광경화성 접착제인 것을 특징으로 하는 렌즈 조립체.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 기재되어 있는 렌즈 조립체와;
상기 렌즈 조립체의 외주변 및 하단부를 감싸는 하우징과;
상기 하우징의 외주변을 따라 상기 렌즈 조립체를 광축 방향으로 움직이기 위한 구동부를 포함하는 카메라 모듈.
제 4항에 있어서,
상기 렌즈 조립체로 입사되는 광이미지에 포함된 적외선을 차단하는 적외선 차단 필터(IR 필터)와, 상기 IR 필터를 통해 적외선이 차단된 광이미지를 전기적 신호로 변환시키는 이미지 센서를 더욱 포함하는 카메라 모듈.
제 4항에 있어서,
상기 하우징은 상기 렌즈 조립체의 외주변으로 결합되는 캐리어와, 상기 렌즈 조립체 및 상기 캐리어의 하단으로 결합되는 베이스로 구성되며, 상기 캐리어의 외주변을 따라 상기 렌즈 조립체를 광축 방향으로 움직이기 위한 구동부가 배치되어 있는 카메라 모듈.
제 4항에 있어서,
상기 구동부는 보이스-코일-모터(Voice Coil Motor)인 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
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