KR101172077B1 - Camera module - Google Patents

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KR101172077B1
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엘지이노텍 주식회사
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    • G02B7/02Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/04Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification

Abstract

본 발명은 카메라 모듈에 관한 것으로서, 형상기억합금의 길이방향 변형을 이용하여 렌즈와 이미지 센서 칩 사이의 거리를 변화시켜 포커스를 조정할 수 있도록 한 카메라 모듈에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a camera module, and more particularly, to a camera module capable of adjusting focus by varying a distance between a lens and an image sensor chip using a longitudinal deformation of a shape memory alloy.

본 발명에 따른 카메라 모듈은 이미지 센싱부를 갖는 이미지 센서 칩과, 상기 이미지 센싱부로 광을 집속시키는 렌즈와, 상기 렌즈를 고정하는 렌즈 배럴과, 상기 렌즈와 상기 이미지 센서 칩의 이미지 센싱부 사이의 광 경로를 형성하도록 이들을 내장하는 외부 하우징과, 상기 이미지 센서 칩에 대하여 상기 렌즈 및 렌즈 배럴을 이동시켜 상기 이미지 센싱부 및 렌즈사이의 초점거리를 변화시키는 초점 이동 수단을 포함한다. The camera module according to the present invention comprises an image sensor chip having an image sensing unit, a lens for focusing light to the image sensing unit, a lens barrel for fixing the lens, and light between the lens and the image sensing unit of the image sensor chip. And an outer housing incorporating them to form a path, and focus shifting means for changing the focal length between the image sensing unit and the lens by moving the lens and the lens barrel with respect to the image sensor chip.

또한, 본 발명에 따른 카메라 모듈의 초점 이동 수단은 형상기억합금으로 이루어진 것을 특징으로 한다. In addition, the focus shifting means of the camera module according to the present invention is characterized in that the shape memory alloy.

카메라, 모듈, 초점 이동 수단, 형상기억합금 Camera, Module, Focus Movement Device, Shape Memory Alloy

Description

카메라 모듈{Camera module} Camera module {Camera module}

도 1는 종래 카메라 모듈의 구조를 개략적으로 나타내는 종단면도이고, 1 is a longitudinal sectional view schematically showing the structure of a conventional camera module,

도 2는 본 발명에 따른 형상기억합금으로 형성된 초점 이동 수단을 갖는 카메라 모듈의 구성을 설명하기 위한 분해 사시도이며,2 is an exploded perspective view for explaining the configuration of a camera module having a focus shifting means formed of a shape memory alloy according to the present invention;

도 3은 도 2에 도시된 형상기억합금으로 된 초점 이동 수단의 설치관계를 설명하기 위한 부분 절개 단면도이고, 3 is a partial cutaway cross-sectional view for explaining the installation relationship of the focus shifting means of the shape memory alloy shown in FIG.

도 4a 및 도 4b는 각각 도 2에 도시된 형상기억합금으로 형성된 초점 이동 수단이 설치된 카메라 모듈의 구동과정을 단계별로 설명하기 위한 종단면도이다.4A and 4B are longitudinal cross-sectional views for explaining step-by-step driving processes of a camera module having a focus moving means formed of the shape memory alloy shown in FIG. 2, respectively.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Description of the Related Art [0002]

10, 100 : 카메라 모듈 11, 110 : 인쇄회로기판10, 100: camera module 11, 110: printed circuit board

15, 150 : 렌즈 16, 160 : 렌즈 배럴15, 150: lens 16, 160: lens barrel

170 : 판 스프링 12, 120 : 이미지 센서 칩170: leaf spring 12, 120: image sensor chip

190 : 초점 이동 수단 180 : 외부 하우징 190: focus shift means 180: outer housing

162 : 배럴 가이드 22, 124 : 이미지 센싱부 162: barrel guide 22, 124: image sensing unit

본 발명은 카메라 모듈에 관한 것으로서, 형상기억합금의 길이방향 변화를 이용하여 렌즈와 이미지 센서 칩 사이의 거리를 변화시켜 포커스 조정이 가능한 카메라 모듈에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a camera module, and more particularly, to a camera module capable of adjusting focus by changing a distance between a lens and an image sensor chip using a longitudinal change of a shape memory alloy.

컴팩트한 카메라 모듈은 일반적으로 무선 단말기, PDA 등과 같이 휴대성이 요구되고 경박 단소한 전자부품에 주로 내장되며, 장착된 전자 장비를 통하여 화상의 촬영, 저장 및 전송을 가능케 한다. The compact camera module is generally embedded in a portable electronic device such as a wireless terminal or a PDA, which is required for portability, and is light and simple, and enables the capturing, storing, and transmitting of images through mounted electronic equipment.

일반적인 카메라 모듈(10)은 도 1에서 도시된 것과 같이, 광 신호를 전기신호로 변환하는 이미지 센서 칩(12)과, 상기 이미지 센서로 광을 집광시키는 렌즈(15) 및 상기 이미지 센서 칩에서 처리되는 신호를 처리하는 회로 패턴이 형성된 인쇄회로기판(11)을 포함한다. The general camera module 10 includes an image sensor chip 12 for converting an optical signal into an electrical signal, a lens 15 for condensing light with the image sensor, and the image sensor chip as shown in FIG. 1. It includes a printed circuit board 11 is formed a circuit pattern for processing the signal.

상기 이미지 센서 칩(12)은 피사체의 이미지를 전기신호로 변환하는 이미지 센싱부(22)가 중앙에 위치되며, 상기 렌즈(15)는 이를 고정하는 렌즈 배럴(16)의 내부에 부착되어 상기 인쇄회로기판(11)의 상면에 위치되는 하우징(13)의 상면에 결합된다. 그리고, 상기 하우징(13)의 내부에는 IR(infrared ray) 필터(14)가 부착된다. The image sensor chip 12 has an image sensing unit 22 for converting an image of an object into an electric signal at the center thereof, and the lens 15 is attached to the inside of the lens barrel 16 for fixing the printing. It is coupled to an upper surface of the housing 13 located on the upper surface of the circuit board 11. In addition, an IR (infrared ray) filter 14 is attached to the inside of the housing 13.

이때, 상기 렌즈(15)는 피사체의 한 지점에서부터 많은 양의 빛을 끌어들여 한 지점으로 모일 수 있도록 빛을 굴절시키는 장치로서, 어떤 한 점에서부터 일직선으로 달려온 빛들이 렌즈를 통과하면서 한 곳으로 모이게 되고 그 빛들이 모여 하나의 상을 맺게 되는데, 이때 렌즈(15)와 상이 맺히는 이미지 센서 칩(12)의 이 미지 센싱부(22) 상면과의 거리를 초점거리라 한다. At this time, the lens 15 is a device for refracting the light so as to attract a large amount of light from one point of the subject to gather at one point, so that the light running in a straight line from any one point is gathered in one place while passing through the lens. When the light is gathered to form an image, the distance between the lens 15 and the image sensing unit 22 of the image sensor chip 12 forming the image is a focal length.

즉, 초점거리란 렌즈와 이미지 센싱부의 수상면과의 거리인데, 종래 카메라 모듈(10)은 기술적인 문제와 두께 등의 한계에 의하여 상기 초점거리가 고정되어 있다. That is, the focal length is a distance between the lens and the water surface of the image sensing unit, and the conventional camera module 10 has the focal length fixed due to technical problems and limitations such as thickness.

이러한 경우, 원거리에 피사체가 위치되는 경우, 좀 더 넓은 화면을 촬영하고 싶은 경우, 종래 카메라 모듈은 렌즈(15)와 상기 이미지 센서 칩(12) 사이의 거리를 변화시킬 수 없기 때문에 이미지 센서 칩(12)상의 이미지 센싱부(22)에 결상되는 영상의 초점이 맞지 않아 좋은 이미지를 얻을 수 없다. In this case, when the subject is located at a long distance, and when a wider screen is to be taken, the conventional camera module cannot change the distance between the lens 15 and the image sensor chip 12, so that the image sensor chip ( 12) the image formed by the image sensing unit 22 on the image is out of focus and a good image cannot be obtained.

즉, 좋은 화상을 얻기 위해서는 피사체의 위치에 따라 여러 초점거리로 렌즈의 위치를 조절하여 이미지 센싱부 상에 광을 집속시키는 것이 요구되므로, 요구되는 초점거리에 따라 렌즈의 위치를 이동시킬 수 있도록 기계적/전기적으로 렌즈를 이동시키는 구동원을 카메라 모듈에 설치하기에 이르렀다. That is, in order to obtain a good image, it is required to focus the light on the image sensing unit by adjusting the position of the lens at various focal lengths according to the position of the subject. / A driving source for electrically moving the lens has been installed in the camera module.

이러한 구동원(미도시)은 카메라 모듈의 크기에 따라 소형 경량이고, 줌 기능시 실시간으로 초점을 잡아줄 수 있도록 미세하게 구동할 수 있어야 하므로 피에조(piezo-압전 초음파), 스테핑 모터 (stepping motor), 음성코일모터(VCM)등이 주로 사용되었다. These driving sources (not shown) are compact and lightweight according to the size of the camera module, and must be finely driven so that they can be focused in real time when zooming, so that piezo-piezoelectric, stepping motor, Voice coil motors (VCMs) are commonly used.

그러나, 피에조 모터와 같은 구동원은 상기 렌즈 배럴 주변에 배치하여 렌즈의 위치를 이동시켰으나, 이러한 구동원은 기계/전자적인 매커니즘에 의해 구동되므로 소형이긴 하나 일정 체적을 갖고 있기 때문에 이를 장착하면 카메라 모듈의 부피가 기존보다 커진다. However, a drive source such as a piezo motor is disposed around the lens barrel to move the position of the lens. However, since the drive source is driven by a mechanical / electronic mechanism, it is small but has a constant volume. Becomes larger than before.

무선 단말기의 특정 위치에 장착하는 형태로 제작되는 카메라 모듈은 경박단소화의 요구에 따라 제작되는 휴대 단말기의 사이즈에 따라 그 부피가 매우 제한적일 수밖에 없는 카메라 모듈의 부피가 커지고 무게가 증가하기 때문에 카메라 모듈을 초소형으로 제작할 수 없다. The camera module manufactured in the form of mounting at a specific position of the wireless terminal is a camera module because the volume of the camera module, which is very limited in volume depending on the size of the portable terminal manufactured according to the needs of light and small, increases in weight and increases in weight. Can't be made very small.

그리고, 기계적으로 복잡한 구성 때문에 구동원의 생산성이 높지 않으며 가격도 비싸다. In addition, the productivity of the driving source is not high and the price is expensive because of the mechanically complicated configuration.

본 발명에 따른 카메라 모듈은 형상기억합금의 길이 변화를 이용하여 카메라 의 렌즈 배럴을 이동시켜 초점거리를 변화시킬 수 있는 카메라 모듈을 제공한다. The camera module according to the present invention provides a camera module that can change the focal length by moving the lens barrel of the camera by using a change in the length of the shape memory alloy.

본 발명은 구동원의 사용 없이 초점거리의 변화가 가능한 카메라 모듈을 제작하여 박형화 및 경량화된 카메라 모듈을 제공한다. The present invention provides a camera module that is thinner and lighter by manufacturing a camera module capable of changing a focal length without using a driving source.

본 발명에 따른 카메라 모듈은 이미지 센싱부를 갖는 이미지 센서 칩과, 상기 이미지 센싱부로 광을 집속시키는 렌즈와, 상기 렌즈를 고정하는 렌즈 배럴과, 상기 렌즈와 상기 이미지 센서 칩의 이미지 센싱부 사이의 광경로를 형성하도록 이들을 내장하는 외부 하우징과, 상기 이미지 센서 칩에 대하여 상기 렌즈 및 렌즈 배럴을 이동시켜 상기 이미지 센싱부과 렌즈사이의 초점거리를 변화시키는 초점 이동 수단을 포함한다. The camera module according to the present invention includes an image sensor chip having an image sensing unit, a lens for focusing light to the image sensing unit, a lens barrel for fixing the lens, and a view between the lens and the image sensing unit of the image sensor chip. And an outer housing incorporating them to form a furnace, and focus shifting means for changing the focal length between the image sensing unit and the lens by moving the lens and the lens barrel with respect to the image sensor chip.

또한, 본 발명에 따른 카메라 모듈의 초점 이동 수단은 길이방향으로 변화되고 이러한 변화에 따라 상기 렌즈와 렌즈 배럴을 상기 이미지 센서 칩에 대하여 이 동시키는 것이다. In addition, the focus shifting means of the camera module according to the present invention changes in the longitudinal direction and moves the lens and the lens barrel with respect to the image sensor chip according to the change.

더 나아가, 본 발명에 따른 카메라 모듈의 초점 이동 수단은 형상기억합금으로 이루어진 것이다. Furthermore, the focus movement means of the camera module according to the present invention is made of a shape memory alloy.

아래에서, 본 발명에 따른 형상기억합금을 이용한 초점 조정이 가능한 카메라 모듈의 구조와 구동 방법에 관한 실시 예 들을 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다. Hereinafter, embodiments of a structure and a driving method of a camera module capable of adjusting focus using a shape memory alloy according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

첨부도면 도 2는 본 발명에 따른 형상기억합금으로 형성된 초점 이동 수단을 갖는 카메라 모듈의 구성을 설명하기 위한 분해 사시도이고, 도 3는 도 2에 도시된 형상기억합금으로 된 초점 이동 수단의 설치관계를 설명하기 위한 부분 절개 단면도이다. 2 is an exploded perspective view illustrating the configuration of a camera module having a focus shifting means formed of a shape memory alloy according to the present invention, and FIG. 3 is an installation relationship of the focus shifting means of a shape memory alloy shown in FIG. A partial cutaway cross-sectional view to illustrate.

그리고, 도 4a 및 도 4b는 각각 도 2에 도시된 형상기억합금으로 형성된 초점 이동 수단이 설치된 카메라 모듈의 구동과정을 단계별로 설명하기 위한 종단면도이다. 4A and 4B are longitudinal cross-sectional views for explaining step-by-step driving processes of the camera module having the focus moving means formed of the shape memory alloy shown in FIG. 2, respectively.

본 발명에 따른 카메라 모듈(100)은 도 2에서 도시된 바와 같이, 포토 다이오드와 그 포토다이오드의 신호를 전송하는 전송 트랜지스터를 구비하는 화소로 이루어진 이미지 센싱부(124)와 전극 패드를 갖는 이미지 센서 칩(120)과, 상기 이미지 센서 칩(120)에서 발생한 영상신호를 전달받는 회로패턴이 형성된 회로기판(110)을 포함한다. As shown in FIG. 2, the camera module 100 according to the present invention includes an image sensor having an electrode pad and an image sensing unit 124 formed of a pixel including a photodiode and a transfer transistor for transmitting a signal of the photodiode. A chip 120 and a circuit board 110 is formed with a circuit pattern for receiving the image signal generated by the image sensor chip 120.

그리고, 상기 이미지 센서 칩(120)의 상부에 IR 필터(140)가 위치되도록 상기 IR 필터(140)를 내부에 고정한 IR 필터 하우징(130)이 상기 이미지 센서 칩 (120) 상에 위치되며, 그 상부에는 하나 이상의 렌즈(150)를 구비한 렌즈 배럴(160)이 설치된다. In addition, an IR filter housing 130 having the IR filter 140 fixed therein is positioned on the image sensor chip 120 so that the IR filter 140 is positioned on the image sensor chip 120. The lens barrel 160 having one or more lenses 150 is installed at an upper portion thereof.

상기 이미지 센싱부(124)와 상기 렌즈(150) 사이로 유입되는 광의 경로를 형성하는 외부 하우징(180)은 상기 렌즈 배럴(160)과 상기 IR 필터 하우징(140)을 내장하여 상기 인쇄회로기판(110)상에 위치된다. The outer housing 180 forming the path of the light flowing between the image sensing unit 124 and the lens 150 has the lens barrel 160 and the IR filter housing 140 embedded therein to form the printed circuit board 110. )

이때, 본 발명에 따른 카메라 모듈(100)은 상기 이미지 센서 칩(120)에 대하여 렌즈의 위치를 이동시킬 수 있도록 상기 렌즈(150)가 내장되는 렌즈 배럴(160)을 길이방향으로 이동시킬 수 있는 초점 이동 수단(190)을 포함한다. In this case, the camera module 100 according to the present invention may move the lens barrel 160 in which the lens 150 is built in the longitudinal direction to move the position of the lens with respect to the image sensor chip 120. Focus shifting means 190.

본 발명에 따른 초점 이동 수단(190)은 길이방향 변형이 가능한 형상기억합금으로서, 상기 렌즈 배럴(160)을 상기 외부 하우징(180)의 내부에서 길이방향으로 소정 범위만큼 이동시킨다. The focal shifting means 190 according to the present invention is a shape memory alloy which can be deformed in a longitudinal direction, and moves the lens barrel 160 by a predetermined range in the longitudinal direction inside the outer housing 180.

이를 위하여, 상기 외부 하우징(180)의 내주면에는 도 3에서 도시된 바와 같이, 상기 렌즈(150)와 상기 이미지 센서 칩(120) 사이의 정확한 초점거리가 확보될 수 있는 길이로 복수개의 단차홈(182)이 형성되어 있다.To this end, the inner peripheral surface of the outer housing 180, as shown in Figure 3, a plurality of stepped grooves (such as a length that can ensure the correct focal length between the lens 150 and the image sensor chip 120) 182 is formed.

그리고, 상기 렌즈 배럴(160)의 외부에도 도 2 및 도 3에서 도시된 바와 같이, 길이방향으로 복수개의 렌즈 배럴 가이드 홈(162)이 형성되어 있다. 여기서, 상기 단차홈(182) 및 렌즈배럴 가이드 홈(162)의 개수는 복수개로 동일하며, 대향되는 위치에 각각 형성된다. In addition, as illustrated in FIGS. 2 and 3, a plurality of lens barrel guide grooves 162 are formed in the longitudinal direction outside the lens barrel 160. Here, the number of the stepped grooves 182 and the lens barrel guide grooves 162 are the same in plural, and are formed at opposite positions, respectively.

본 발명에 따른 초점 이동 수단(190)은 예를 들어, 와이어 형태로 제작된 형상기억합금일 경우, 상기 외부 하우징(180)의 내부 단차홈(182) 상부에 연결되는 일단(191)과 상기 렌즈 배럴 가이드 홈(162) 내부에 길이방향으로 결합되는 몸체(193)와, 형상기억합금의 길이방향 변형시 상기 렌즈 배럴(160)을 들어올릴 수 있도록 상기 렌즈 배럴(162)의 하단부에 고정되는 타단(192)을 포함한다. For example, in the case of the shape memory alloy manufactured in the form of a wire, the focus shifting means 190 according to the present invention has one end 191 and the lens connected to an upper portion of the inner stepped groove 182 of the outer housing 180. Body 193 coupled in the longitudinal direction inside the barrel guide groove 162 and the other end fixed to the lower end of the lens barrel 162 to lift the lens barrel 160 in the longitudinal deformation of the shape memory alloy And 192.

이때, 상기 외부 하우징(180)의 단차홈(182) 상부에는 초점 이동 수단(190)의 일단(191)이 삽입 고정될 수 있도록 도시되지 않았지만 홈 또는 결합부가 형성되어 있다. In this case, although not shown, one end 191 of the focus movement means 190 may be inserted into and fixed to the stepped groove 182 of the outer housing 180.

그리고, 상기 초점 이동 수단(190)의 타단(192)은 상기 렌즈 배럴(160) 하단부에 상기 초점 이동 수단의 타단이 연결될 수 있도록 그 끝단이 절곡되어 전체적으로 "L"자 형상 또는 "ㄷ"자 형상으로 형성될 수 있다. In addition, the other end 192 of the focus shifting means 190 is bent at its end so that the other end of the focus shifting means is connected to the lower end of the lens barrel 160 so that the overall shape is “L” or “c” shaped. It can be formed as.

절곡된 부분의 상기 초점 이동 수단(190)의 타단(192)은 절곡된 채로 렌즈 배럴(160)의 하부면에 형성된 장공(미도시)에 끼워진다. The other end 192 of the focus shifting means 190 of the bent portion is fitted into a long hole (not shown) formed on the lower surface of the lens barrel 160 while being bent.

즉, 본 발명에 따른 형상기억합금으로 형성된 초점 이동 수단(190)의 일단은 외부 하우징(180) 내부에 고정되어 있고, 타단(192)은 렌즈 배럴(160)의 하단면에 고정되어 있다. 원활한 조립을 위하여 상기 형상기억합금의 타단(192)을 절곡시킬 때, 절곡된 부분과 달리, 비 절곡된 부분인 몸체(193)가 길이방향에 대하여 자체 복원력을 갖도록 이를 가공한다. That is, one end of the focus shifting means 190 formed of the shape memory alloy according to the present invention is fixed inside the outer housing 180, and the other end 192 is fixed to the bottom surface of the lens barrel 160. When bending the other end 192 of the shape memory alloy for smooth assembly, unlike the bent portion, the body 193, which is a non-bent portion, is processed to have its own restoring force in the longitudinal direction.

이러한 초점 이동 수단(190)은 형상 기억 열처리를 통해서 외력에 의해서 물리적으로 변형(꺾임, 뒤틀림, 절곡)된 길이를 갖더라도, 임계온도 이상에서 본래의 길이로 돌아오도록 형상 기억 열처리되어 있다.The focal shifting means 190 is subjected to shape memory heat treatment so as to return to its original length at or above the critical temperature even if it has a length that is physically deformed (bent, distorted, or bent) by an external force through the shape memory heat treatment.

즉, 형상기억합금은 예를 들어, Ti 50%, Ni 50%(원자비)가 함유된 직경 200 ㎛의 형상기억합금 와이어를 사용할 경우, 형상기억합금에 예변형(pre-strain)을 부가하여 모재 금속내에 압축잔류응력을 발생시킴으로써, 기존의 금속복합재료에서 얻을 수 없었던 높은 인장강도를 부여하는 등 금속복합재료의 기계적 특성을 더욱 향상시킬 수 있는 물질로서 와이어 형태로 가공한다.That is, the shape memory alloy, for example, when using a shape memory alloy wire having a diameter of 200 ㎛ containing 50% Ti, 50% (atomic ratio), by adding a pre-strain to the shape memory alloy By generating a compressive residual stress in the base metal, it is processed into a wire form as a material that can further improve the mechanical properties of the metal composite material, such as imparting high tensile strength that has not been obtained in conventional metal composite materials.

즉, 형상기억합금으로 제작된 초점 이동 수단(190)은 전류가 인가되면 물리적으로 변형되어 연장된 길이로부터 본래의 길이로 되돌아가고, 전류가 인가되지 않으면 물리적으로 변형된 길이로 되돌아간다. That is, the focal shifting means 190 made of the shape memory alloy is physically deformed when the current is applied to return to the original length from the extended length, and is returned to the physically deformed length when the current is not applied.

본 발명의 실시 예에서는 초점 이동 거리를 2mm로 설정하였으므로, 상기 렌즈 배럴의 무게에 따라, 상기 초점 이동 수단(190)에 요구되는 길이방향 변형량과 변형 응력이 도출될 수 있다. In the embodiment of the present invention, since the focal length is set to 2 mm, the longitudinal deformation amount and the strain stress required for the focal moving means 190 may be derived according to the weight of the lens barrel.

예를 들어, 200만 화소를 갖는 일반적인 카메라 모듈에 설치되는 렌즈가 내장된 렌즈 배럴은 0.1g 정도의 무게를 갖고 있으므로 이를 이동시켜 초점거리를 변화시키기 위해서는 초당 0.5g/force 정도의 힘이 요구된다. For example, a lens barrel with a built-in lens installed in a general camera module having 2 million pixels has a weight of about 0.1g, and thus a force of about 0.5g / force per second is required to change the focal length by moving it. .

한편, 형상기억합금으로 제작된 상기 초점 이동 수단(190)에 대한 반발력을 제공하여 상기 렌즈 배럴의 이동 간격을 제어할 수 있도록 상기 렌즈 배럴(160)의 상면에는 판 스프링(170)에 의한 탄성력이 부가된다. On the other hand, the elastic force by the leaf spring 170 on the upper surface of the lens barrel 160 to control the movement interval of the lens barrel by providing a repulsive force to the focus movement means 190 made of a shape memory alloy Is added.

한편, 본 발명에 따른 형상기억합금으로 된 초점 이동 수단(190)은 와이어를 그대로 사용할 경우 2%의 허용 변형을 가정할 때, 매우 작은 크기의 동작밖에 얻을 수 없기 때문에 도면에는 표기하지 않았지만 직경 1mm의 형상기억합금 와이어를 지름 10mm, 피치 1mm를 가지는 나선형 스프링의 형태로 제작할 수도 있다. On the other hand, the focus shifting means 190 made of a shape memory alloy according to the present invention is not shown in the drawing because only a very small size of operation can be obtained assuming a 2% allowable deformation when the wire is used as it is, but the diameter is 1 mm. The shape memory alloy wire may be manufactured in the form of a spiral spring having a diameter of 10 mm and a pitch of 1 mm.

이러한 상기 초점 이동 수단(190)을 이용하여 렌즈 배럴을 길이방향으로 이동 시킴으로써, 모터 등의 구동원을 카메라 모듈에 부가적으로 설치하지 않을 수 있으므로 카메라 모듈을 소형화 박형화, 경량화시킬 수 있다. By moving the lens barrel in the longitudinal direction by using the focal shifting means 190, a drive source such as a motor may not be additionally installed in the camera module, so that the camera module can be reduced in size and weight.

본 발명에 따라 형상기억합금으로 형성된 초점 이동 수단이 설치된 카메라 모듈의 조립 과정과 구동 과정을 설명하면 하기와 같디, Referring to the assembly process and the driving process of the camera module is installed in the focus memory means formed of a shape memory alloy according to the present invention as follows,

본 발명에 따른 카메라 모듈(100)은 회로기판(110)의 상면에 에폭시(epoxy)를 도포하고 그 상부에 이미지 센서 칩(120)를 실장한 후, 상기 이미지 센서 칩의 전극과 상기 회로 기판의 전극을 전기적으로 연결한다. The camera module 100 according to the present invention applies epoxy on the upper surface of the circuit board 110 and mounts the image sensor chip 120 thereon, and then the electrode of the image sensor chip and the circuit board. Electrically connect the electrodes.

그리고, 상기 이미지 센서 칩(120) 상부에 내부에 IR 필터(140)가 위치되도록 IR 필터(140)를 내부에 장착한 IR 필터 하우징(130)을 인쇄회로기판(110)상에 고정한다. The IR filter housing 130 having the IR filter 140 mounted therein is fixed on the printed circuit board 110 so that the IR filter 140 is positioned inside the image sensor chip 120.

한편, 렌즈 배럴(160) 내부에 상기 렌즈(150)를 고정시킨 후, 상기 렌즈 배럴을 상기 외부 하우징(180) 내에서 길이방향으로 이동가능하도록 조립한다. Meanwhile, after fixing the lens 150 in the lens barrel 160, the lens barrel is assembled to be movable in the longitudinal direction in the outer housing 180.

도 3에서 도시된 바와 같이, 상기 외부 하우징(180)의 내측면에 형성된 단차홈(182) 내에 상기 렌즈 배럴(160)이 위치되게 조립되며, 상기 렌즈 배럴(160)의 상부면에는 판스프링(170)이 위치되어 상기 렌즈 배럴의 이동 거리를 조절한다. As shown in FIG. 3, the lens barrel 160 is assembled in the stepped groove 182 formed on the inner surface of the outer housing 180, and a leaf spring is formed on the upper surface of the lens barrel 160. 170 is positioned to adjust the moving distance of the lens barrel.

그리고, 렌즈 배럴(160)의 위치를 이동시키는 초점 이동 수단(190)은 외부 하우징(180)의 내측면에 초점 이동 수단(190)의 일단을 고정시키고, 몸체(193)를 상기 렌즈 배럴의 가이드 홈(162)을 따라 매설시키고, 그 타단(192)을 상기 렌즈 배럴의 하단면에 고정한다.In addition, the focus shifting means 190 for shifting the position of the lens barrel 160 fixes one end of the focus shifting means 190 to an inner surface of the outer housing 180, and guides the body 193 to the lens barrel. Buried along the groove 162, the other end 192 is fixed to the lower surface of the lens barrel.

이에 따라, 상기 렌즈 배럴(160)의 길이방향 측면에는 상기 렌즈 배럴을 이동시킬 수 있도록 길이방향 변화를 일으키는 초점 이동 수단(190)이 설치되며 상기 렌즈 배럴(160)의 상면에는 그 길이방향 이동에 따라 판스프링(170)에 의한 스프링력이 가해질 수 있다. Accordingly, a focus shifting means 190 is formed on the longitudinal side surface of the lens barrel 160 so as to move the lens barrel, and the upper surface of the lens barrel 160 is adapted to the longitudinal movement of the lens barrel 160. Accordingly, the spring force by the leaf spring 170 may be applied.

이와 같은 카메라 모듈(100)에 있어서, 어떤 한 점에서부터 일직선으로 달려온 빛들이 렌즈를 통과하면서 한 곳으로 모이게 되고 그 빛들이 모여 하나의 상을 맺게 되는데, 이때 렌즈와 상이 맺히는 이미지 센서 칩(120)의 이미지 센싱부(124) 면과의 거리인 초점거리가 형성된다.In the camera module 100 as described above, light running in a straight line from a certain point is gathered in one place while passing through the lens, and the light is gathered to form a single image, wherein the image sensor chip 120 forms an image with the lens. The focal length, which is a distance from the surface of the image sensing unit 124, is formed.

이러한 초점거리는 도 4a 및 도 4b에서 도시된 바와 같이, 렌즈 배럴이 이동됨에 따라 달라진다. This focal length varies as the lens barrel is moved, as shown in FIGS. 4A and 4B.

전압이 인가되지 않은 상태에서 도 4a에서 도시된 것과 같이, 상기 렌즈(150)와 상기 이미지 센서 칩(120)의 이미지 센싱부(124)사이의 초점거리(D1)는 고정되어 있다. As shown in FIG. 4A when no voltage is applied, the focal length D1 between the lens 150 and the image sensing unit 124 of the image sensor chip 120 is fixed.

외부로부터 획득된 광은 렌즈(150)를 통해 상기 이미지 센서 칩(120)의 이미지 센싱부(124)상에 결상되어 전기신호로 변환되고 이러한 영상신호는 회로 패턴이 형성된 인쇄회로기판(110)을 통해 단말기 등의 본체에서 처리되어 디스플레이된다.The light obtained from the outside is imaged on the image sensing unit 124 of the image sensor chip 120 through the lens 150 and converted into an electrical signal, and the image signal is transferred to the printed circuit board 110 having the circuit pattern. Through the main body such as the terminal is processed and displayed.

그리고, 피사체의 거리가 이동되거나 변화되면 렌즈(150)에서 집속된 광이 모여 하나의 상을 맺게 되는 거리가 일정하기 때문에 초점거리를 변화시킬 수 없는 경우, 피사체와 렌즈사이의 초점이 달라지기 때문에 이미지 센서 칩상에 흐릿한 이미지가 결상된다. When the distance of the subject is moved or changed, when the focal length cannot be changed because the distance focused in the lens 150 collects and forms a single image, the focus between the subject and the lens is changed. Blurry images are imaged on the image sensor chip.

이에 따라, 렌즈(150)를 피사체의 이동 거리만큼 앞쪽으로 이동시키기 위해서, 즉, 예를 들어, 직경이 1mm의 형상기억합금 와이어로 초점 이동 수단(190)이 설치되어 있은 경우, 상기 초점 이동 수단(190)에 3V의 전압을 인가한다. Accordingly, in order to move the lens 150 forward by the moving distance of the subject, that is, when the focus shifting means 190 is provided with, for example, a shape memory alloy wire having a diameter of 1 mm, the focus shifting means is provided. A voltage of 3V is applied to 190.

전압이 인가되면 상기 초점 이동 수단(190)의 길이가 선형적으로 변화하면서, 상기 초점 이동 수단(190)의 일단은 상기 외부 하우징 내벽에 고정되어 있고 타단은 상기 렌즈 배럴(160)측에 고정되어 있으므로 이러한 와이어의 선형적 변화에 따라 상기 렌즈 배럴(160)이 판 스프링(170)측으로 들어올려진다. When the voltage is applied, the length of the focus shifting means 190 changes linearly, one end of the focus shifting means 190 is fixed to the inner wall of the outer housing and the other end is fixed to the lens barrel 160 side. Therefore, the lens barrel 160 is lifted toward the leaf spring 170 according to the linear change of the wire.

이에 따라, 상기 이미지 센서 칩의 넓은 부분의 이미지를 결상시키기 위해서는 렌즈(150)와 이미지 센서 칩(120) 사이의 초점거리(D2)가 길어져서, 일정한 크기가 넓이를 가진 이미지 센서 칩 상에 모든 이미지를 결상시킬 수 있게 된다. Accordingly, in order to form an image of a large portion of the image sensor chip, the focal length D2 between the lens 150 and the image sensor chip 120 is long, so that a predetermined size of the image sensor chip has a wide area. The image can be imaged.

그리고, 상기 초점 이동수단(190)에 전압을 인가하지 않으면 형상기억합금 와이어는 예변형된 길이로 선형적으로 변화하여, 원래의 초점거리(D1)을 유지하는 위치로 늘어나므로, 이에 고정된 상기 렌즈 배럴(160)과 렌즈(150)도 함께 이동된다. If the voltage is not applied to the focal shifting means 190, the shape memory alloy wire changes linearly to a pre-deformed length and extends to a position maintaining the original focal length D1, thereby fixing the The lens barrel 160 and the lens 150 are also moved together.

한편, 형상기억합금으로 된 초점 이동 수단을 렌즈 배럴의 일측에 고정시킨 다음, 형상기억합금 스프링을 적당한 길이로 늘여놓은 뒤 전류를 인가해 그때 나오는 힘의 크기와 온도의 변화를 측정하고, 힘 측정기를 제거한 후 형상기억합금 스프링의 변위를 측정하여 요구되는 형상기억합금의 힘과 길이, 직경 등을 결정한다. On the other hand, after fixing the focus shifting means of the shape memory alloy to one side of the lens barrel, the shape memory alloy spring is extended to an appropriate length, and the current is applied to measure the magnitude of the force and the change in temperature. After the removal, the displacement of the shape memory alloy spring is measured to determine the required force, length, and diameter of the shape memory alloy.

이러한 형상기억합금은 형상기억합금을 얇은 박막과 와이어 형태로 제작한 후, 굵기 1.04mm의 NiTi선재 (51at%Ni-49at%Ti)를 사용하여, 이의 형상기억효과를 위하여 400-600℃에서 열처리함으로써 얻어질 수 있다. The shape memory alloy is made of thin film and wire shape of the shape memory alloy, and then heat treated at 400-600 ° C. using a NiTi wire (51at% Ni-49at% Ti) having a thickness of 1.04 mm, for its shape memory effect. Can be obtained.

또한 본 발명은 초점 이동수단(190)이 상기의 실시 예의 역으로 삽입하여 고정 설치되고, 탄성체인 판 스프링(170)이 렌즈 배럴의 하부에서 지지할 수 있도록 할 수도 있다. 즉, 초점 이동수단의 일단을 외부 하우징의 하단부에 고정하고, 타단을 렌즈 배럴의 상단에 고정함으로써 렌즈 배럴의 초기 초점 거리를 조절할 수 있다. 또한 본 발명은 탄성체인 탄성 스프링이 반드시 구비하지 않을 수도 있으며, 또는 탄성 스프링이 아닌 다른 탄성 재질(예; 고무)로 대체할 수도 있다.In addition, the present invention may be fixed to the focus moving means 190 is inserted into the reverse of the above embodiment, the spring spring 170, which is an elastic body may be supported from the lower portion of the lens barrel. That is, the initial focal length of the lens barrel can be adjusted by fixing one end of the focus moving means to the lower end of the outer housing and fixing the other end to the upper end of the lens barrel. In addition, the present invention may not necessarily include an elastic spring, which is an elastic body, or may be replaced with another elastic material (eg, rubber) other than the elastic spring.

이상에서 본 발명의 형상기억합금을 이용한 카메라 모듈에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 일 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다. Although the technical idea of the camera module using the shape memory alloy of the present invention has been described above with the accompanying drawings, this is an exemplary embodiment of the present invention and is not intended to limit the present invention. In addition, it is obvious that any person skilled in the art can make various modifications and imitations without departing from the scope of the technical idea of the present invention.

앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 형상기억합금을 이용한 카메라 모듈은 길이방향 변형이 가능한 소정 형상을 갖는 형상기억합금을 이용하여 렌즈의 위치를 이동시키기 때문에 부가적인 모터 등의 구동원을 부착한 제품에 비교하여 매우 제작 방법이 간단하고, 카메라 모듈의 전체 크기 및 부피도 박형화?소형화 시킬 수 있는 장점이 있다.As described in detail above, the camera module using the shape memory alloy of the present invention moves the position of the lens by using the shape memory alloy having a predetermined shape capable of longitudinal deformation. The manufacturing method is very simple, and the overall size and volume of the camera module can be made thinner and smaller.

또한, 본 발명의 형상기억합금을 이용한 카메라 모듈은 기존에 사용되는 부품을 그대로 적용함에 따라 추가되는 부품의 증대를 제거함과 동시에 그에 따른 추 가 비용을 줄일 수 있다는 뛰어난 효과가 있다.In addition, the camera module using the shape memory alloy of the present invention has an excellent effect of eliminating the increase of the additional parts as it is applied to the existing components as it is, and at the same time reduce the additional cost.

또한, 본 발명의 형상기억합금을 이용한 카메라 모듈은 기구적인 부품으로 이루어진 구동원을 배제시킬 수 있으므로 그 무게를 경량화시켜 충격 등에 의한 파손을 방지할 수 있다. In addition, the camera module using the shape memory alloy of the present invention can exclude the drive source consisting of mechanical parts can be reduced in weight by preventing the damage caused by impact.

또, 본 발명에 따른 형상기억합금을 이용한 카메라 모듈은 경박단소한 전자 부품에 제한된 설치 위치에 무난하게 적용할 수 있으므로 제작 효율이 향상된다. In addition, the camera module using the shape memory alloy according to the present invention can be applied to a limited installation position in the light and simple electronic components without any difficulty, the production efficiency is improved.

Claims (11)

이미지 센싱부를 갖는 이미지 센서 칩과, An image sensor chip having an image sensing unit, 상기 이미지 센싱부로 광을 집속시키는 렌즈와, A lens for focusing light onto the image sensing unit; 상기 렌즈를 고정하는 렌즈 배럴과, A lens barrel for fixing the lens; 상기 렌즈와 상기 이미지 센서 칩의 이미지 센싱부 사이의 광경로를 형성하도록 이들을 내장하는 외부 하우징과, An outer housing therein for forming an optical path between the lens and the image sensing unit of the image sensor chip; 상기 이미지 센서 칩에 대하여 상기 렌즈 및 렌즈 배럴을 이동시켜 상기 이미지 센싱부 및 렌즈사이의 초점거리를 변화시키는 초점 이동 수단을 포함하고,A focus shifting means for moving the lens and the lens barrel with respect to the image sensor chip to change a focal length between the image sensing unit and the lens, 상기 초점 이동 수단의 일단은 상기 외부 하우징의 내주면에 고정되고, 타단은 상기 렌즈 배럴의 하부면에 고정되어 자체의 길이방향 변화에 따라 상기 렌즈 배럴을 길이방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.One end of the focus shifting means is fixed to the inner circumferential surface of the outer housing, the other end is fixed to the lower surface of the lens barrel to move the lens barrel in the longitudinal direction in accordance with its longitudinal change. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 초점 이동 수단은 길이방향으로 변화되고 이러한 길이 변화에 따라 상기 렌즈와 렌즈 배럴을 상기 이미지 센서 칩에 대하여 이동시키는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.And the focus shifting means is changed in the longitudinal direction and moves the lens and the lens barrel with respect to the image sensor chip according to the length change. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 초점 이동 수단은 형상기억합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 카메라 모듈. The focus moving means is a camera module, characterized in that made of a shape memory alloy. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 외부 하우징의 내주면에는 상기 렌즈가 내부에 설치된 상기 렌즈 배럴이 결합되고, 렌즈 초점 이동 거리 만큼 이동할 수 있는 길이로 형성된 단차홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.The lens module, characterized in that the lens barrel in which the lens is installed therein is coupled to the inner peripheral surface of the outer housing, a stepped groove formed to a length that can be moved by the lens focal length. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 렌즈 배럴의 외주면에는 상기 초점 이동 수단이 설치되는 가이드 홈이 길이방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.The camera module, characterized in that the guide groove in which the focus movement means is installed is formed in the longitudinal direction on the outer circumferential surface of the lens barrel. 삭제delete 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 초점 이동 수단은 예비 성형되어 상기 외부 하우징의 고정단으로부터 상기 렌즈 배럴 하부면의 고정단까지의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.The focus shifting means is preformed and has a length from a fixed end of the outer housing to a fixed end of the lower surface of the lens barrel. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 초점 이동 수단은 인가되는 전압에 따라 원래의 길이로 줄어들어 상기 렌즈 배럴과 렌즈를 상기 이미지 센서 칩으로부터 소정 간격 이격시키는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.And the focus shifting means reduces the lens barrel and the lens from the image sensor chip by a predetermined distance according to an applied voltage. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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