KR101713879B1 - 연성 인쇄 회로 연장부를 구비한 자동 초점 카메라 모듈 - Google Patents

Abstract

소형 카메라 모듈은, 이미지 센서 단부에서 연성 인쇄 회로(FPC)와 FPC 연장세그먼트에 연결되고, 일단 하우징 상에 FPC를 접으면, MEMS 액추에이터 제어 신호가 FPC에서 MEMS 액추에이터로 직접 전송될 수 있도록 FPC 연장 세그먼트 상의 접촉 패드에, 광학적 열의 물체 측에 배치된 하나 이상의 전기적 접촉 패드가 전기적으로 연결되도록 구성된다.

Description

연성 인쇄 회로 연장부를 구비한 자동 초점 카메라 모듈{AUTO-FOCUS CAMERA MODULE WITH FLEXIBLE PRINTED CIRCUIT EXTENSION}

본 출원은, "컴팩트한 스폰지 흡수 구조를 갖는 카메라 모듈(CAMERA MODULE WITH COMPACT SPONGE ABSORBING DESIGN)"의 명칭으로 2012년 8월 10일에 출원된 미국 특허출원번호 제13/571,393호; "전자파 차폐부를 갖는 카메라 모듈(CAMERA MODULE WITH EMI SHIELD)"의 명칭으로 2012년 8월 10일에 출원된 미국 특허출원번호 제13/571,395호; "내부 전도성 트레이스를 갖는 자동 초점 카메라(AUTO-FOCUS CAMERA MODULE WITH INTERIOR CONDUCTIVE TRACE)"의 명칭으로 2012년 8월 10일에 출원된 미국 특허출원번호 제13/571,397호; 및 "연성 회로 기판 연장부를 갖는 자도동 초점 카메라 모듈(AUTO-FOCUS CAMERA MODULE WITH FLEXIBLE PRINTED CIRCUIT EXTENSION)"의 명칭으로 2012년 8월 10일에 출원된 미국 특허출원번호 제13/571,405호를 포함한 일련의 4개의 동시 출원된 특허출원의 우선권을 주장한다. 이로써 이들 우선권 출원의 각각은, 참조로써 포함된다.

본 발명은, 소형 카메라 모듈에 관한 것으로, 특히 효율적이고 다양하며 내구성이 있는 패키징 환경에서 포함되는 자동 초점 기능과, 선택적으로 줌 기능을 구비한 소형 카메라 모듈에 관한 것이다.

카메라 모듈은, 구상적으로 또는 실제로, 두 개의 메인 부품, 즉 센서 부품과 광학적 열(train) 부품으로 분리될 수 있다. 광학적 열 부품의 모든 렌즈 및/또는 하나 이상의 구성 렌즈의 위치가 이미지 센서의 위치에 대해 고정되면, 그 결과로 생긴 전자 카메라는 고정형 초점이라고 한다. 광학 시스템을 제자리에 엄격하게 고정하는 것은, 카메라로부터의 특정 거리에 있는 물체만이 이미지 센서에 초점이 맞추어질 것임을 의미한다. 고정형 초점 카메라는 물리적 크기의 축소와 가격의 면에서 이점이 있으나 그 성능이 제한적이다. 특히, 60cm 내지 먼 곳에 떨어져 있는 물체가 상당히 선명하게 나타나도록 초점 거리가 종종 1.2m로 설정되어 있다. 하지만, 이미지 선명함이 매우 좋지 않고, 카메라에 60cm보다 더 가까이 있는 물체는 항상 흐릿할 것이다. 이러한 문제점을 해소하기 위해 초점을 더 짧은 거리로 설정하는 것이 가능하긴 하지만, 이는 멀리 떨어진 물체의 선명함이 보상으로서 감소하는 것을 의미한다.

그러므로 효율적이고 다양하며 내구성이 있는 패키징 환경에서 포함되는 기능인 자동 초점과, 선택적으로 줌 기능을 구비한 소형 카메라 모듈을 갖는 것이 바람직하다.

도 1은, 구체적인 실시예에 따른 가동 렌즈와 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS; Micro-Electro Mechanical System) 액추에이터를 하위 구성으로 포함한 자동 초점 카메라 모듈의 일례의 단면도를 개략적으로 나타낸다.
도 2a는, 구체적인 실시예에 따른 하나 이상의 가동 렌즈와 MEMS 액추에이터의 하위 구성으로 포함한 자동 초점 카메라 모듈의 다른 예를 개략적으로 나타낸다.
도 2b는, 교환 가능하도록 결합되지 않거나 결합될 수 있는 센서 부품과 광학적 열 부품을 포함한 2개의 서브부품을 포함하는 카메라 모듈을 나타낸다.
도 3은, 구체적인 실시예에 따른 하나 이상의 가동 렌즈와 MEMS 액추에이터를 하위 구성으로 포함한 자동 초점 카메라 모듈의 다른 예를 개략적으로 나타낸다.
도 4a는, 구체적인 실시예에 따른 와이어 결합 이미지 센서 구조를 포함한 자동 초점 카메라 모듈의 일례의 단면도를 개략적으로 나타낸다.
도 4b는, 구체적인 실시예에 따른 플립칩 이미지 센서 구조를 포함한 자동 초점 카메라 모듈의 일례의 단면도를 개략적으로 나타낸다.
도 5a는, 구체적인 실시예에 따라 구리 필러(pillar) 상호연결부를 가진 다른 카메라 모듈의 단면도를 개략적으로 나타낸다.
도 5b는, 도 5a의 카메라 모듈의 평면도를 개략적으로 나타낸다.
도 6a 내지 6c는, 구체적인 실시예에 따른 구체적인 주변부 및/또는 내부 부품들을 가진 카메라 모듈의 분해도, 부감도 또는 평면도, 측면도를 각각 개략적으로 나타낸다.
도 7은, 전자기 간섭(EMI) 차폐막, 또는 EMI 하우징의 역할을 하고 초점 조절 개구를 통한 밀폐형 렌즈 배럴의 이동을 허용하는 하우징, 및 카메라 개구를 한정하거나 카메라 모듈 개구의 경계를 이루거나 둘러싸거나, 그렇지 않으면 원하는 노출 전송 동안에 제1 개구를 통하여 카메라 모듈을 빠져나가거나 들어오는 바람직하지 않은 미광들을 차단하는 누광 차단판을 포함한 카메라 모듈의 분해도를 개략적으로 나타낸다.
도 8은, 도 7의 EMI 하우징(미분해)과 (예시를 위해) 분리된 누광 차단판을 구비한 카메라 모듈을 나타낸다.
도 9는, 구체적인 실시예에 따라 EMI 하우징과 누광 차단판을 구비한 카메라 모듈을 개략적으로 나타낸다.
도 10a 및 도 10b는, 구체적인 실시예에 따라, 외부면 상의 EMI 코팅 및 전자 액추에이터 부품을 전자 패드 또는 인쇄 회로에 연결하기 위한 내부면을 따라 형성된 전도성 트레이스를 갖는 자동 초점 카메라 모듈을 위한 EMI 하우징의 평면도 및 저면도를 개략적으로 나타낸다.
도 11a 및 도 11b는, 구체적인 실시예에 따라, 전자 액추에이터 부품을 전자 패드 도는 인쇄 회로에 연결하기 위한 전도성 트레이스를 갖는 브라켓 내에 적어도 부분적으로 둘러싸인 렌즈 배럴을 포함한 자동 초점 카메라 모듈의 사시도 및 분해도를 개략적으로 나타낸다.
도 12는, 구체적인 실시예에 따라, 도 6a 내지 도 11의 EMI 하우징과 카메라 모듈의 자동 초점 광학적 부품 사이에 배치된 다수의 스폰지들을 포함한 쿠션형 또는 스펀지 완충형 카메라 모듈의 분해도를 개략적으로 나타낸다.
도 13a 및 도 13b는, 구체적인 실시예에 따라 x-y-z축 압축 스폰지 완충형 카메라 모듈의 조립도 및 부분 분해도를 각각 개략적으로 나타낸다.
도 14a는, 구체적인 실시예에 따른 x-y-z축 압축 스폰지 완충형 카메라 모듈의 단면도를 개략적으로 나타낸다.
도 14b는, 구체적인 실시예에 따른 z축 압축 전의 유익한 비어있는 스폰지 z축 압축 간극과, 이들 간극과 결합하여 설계되어 보호 탄성을 최적화하는 초기의 스폰지 z축 길이를 보여주는 스폰지 완충형 카메라 모듈을 개략적으로 나타낸다.
도 14c는, 구체적인 실시예에 따른 바람직한 상승효과의 카메라 모듈 구조에 따라 충전된 스폰지 z축 압축 간극과 단축된 압축 스폰지 z축 길이를 보여주는 z방향 압축 후의 도 14b의 카메라 모듈을 개략적으로 나타낸다.
도 15a 내지 도 15c는, 구체적인 실시예에 따른 FPC 휨 전(도 15c) 및 후(도 15c)의 카메라 모듈을 개략적으로 나타내는 도면들로서, 상기 카메라 모듈은 센서 단부에 가요성을 갖는 연성 인쇄 회로(FPC)에 물리적 및 전기적으로 연결되고, 상기 FPC는 카메라 모듈의 렌즈 배럴의 이미지 단부에서 액추에이터 패드를 전기적으로 접촉하기 위한 하나 이상의 전도성 사이드 패드를 포함한다.
도 16a 및 도 16b는, 도 15a 및 도 15c에서와 같은 FPC 휨 전후의 구체적인 실시예에 따른 카메라 모듈을 각각 개략적으로 나타내고, FPC는 예를 들어 도 6a 및 도 7 내지 도 9를 참조하여 설명한 실시예의 대안으로 액추에이터 접촉부에 전기적으로 연결함과 아울러 누광 차단판의 역할을 하거나 누광 차단판에 연결하도록 구성되어 있다.

연성 인쇄 회로와 연결하여 카메라 모듈에 전원을 공급하고 이미지 센서에서 포획된 이미지와, 다수의 렌즈를 포함하는 이미지 센서와 정렬된 광학적 열을 전송하도록 구성된 이미지 센서를 포함하는 일 실시예에 따른 소형 카메라 모듈이 제공된다. 적어도 하나의 가동 렌즈는 액추에이터, 예를 들어 MEMS 액추에이터에 연결되어 광 경로를 따라 적어도 하나의 가동 렌즈의 위치를 자동 조절하여 카메라 모듈의 자동 초점 범위 내에 배치되는 물체를 이미지 센서 상에 초점을 맞추도록 구성되는 광학적 시스템을 형성한다. 소형 카메라 모듈은, 광학적 열을 포함하며 카메라 모듈 부품들을 전자기 간섭(EMI; electromagnetic interference )으로부터 차폐하도록 구성된 EMI 하우징을 포함한다. EMI 하우징은, 그 내부에서, 광학적 열의 물체측 단부가 자동 초점 범위의 일측 단부에서 적어도 부분적으로 돌출하는 것을 허용하도록 충분히 큰 초점 조절 개구를 정의하고 있다. 누광 차단판은, 광 경로를 따라 초점 조절 개구를 부분적으로 중첩하는, 그 내부에 정의된 차단판 개구를 갖고 있다. 누광 차단판은, 광 경로의 방향으로 초점 조절 개구를 부분적으로 중첩하는 EMI 차폐 물질을 포함하나, 광 경로의 방향을 따라 자동 초점 범위 밖에 놓여 있다.

광학적 열의 하나 이상의 렌즈는, 렌즈 배럴 내에 배치될 수 있다. 렌즈 배럴은, 적어도 하나의 가동 렌즈일 수가 있다. 렌즈 배럴은, 그 내부에 고정된 렌즈와 함께 가동할 수 있고/또는 하나 이상의 렌즈가 렌즈 배럴 내에서 가동할 수 있다.

EMI 하우징은, EMI 코팅을 포함할 수가 있다. 한편, EMI 하우징은 전도성, 반전도성 및/또는 다른 EMI 차폐제로 형성될 수 있다. 누광 차단판은 또한, 전도성, 반전도성 또는 카메라 모듈 부품들에 추가적인 EMI 차폐를 제공하는 다른 EMI 차폐 물질을 포함할 수 있다. 누광 차단판의 전도성 재료는, 카본, 예를 들어 카본 페더(carbon feather) 재료를 포함할 수가 있다. 전도성 접착제는, 예를 들어 하우징의 외부에서 또는 내부 홈부에서 누광 차단판을 하우징에 결합하는데 사용될 수 있다.

또 다른 자동 초점 디지털 카메라 모듈은, 하우징, 상기 하우징 내의 이미지 센서, 광 경로를 정의하고, 카메라 모듈의 자동 초점 범위 내에서 배치되는 이미지 센서 상에 물체에 초점을 맞추기 위해 광 경로를 따라 하나 이상의 가동 렌즈를 이동하도록 구성된 렌즈 액추에이터에 연결되는 하나 이상의 가동 렌즈를 포함한 복수의 렌즈를 구비하는 상기 이미지 센서와 정합된 하우징 내의 광학적 열을 포함한다. 연성 인쇄 회로(FPC)는, 카메라에 전력을 공급하고 이미지 센서에 의해 포획된 디지털 이미지를 포함하는 전기 신호를 전송하기 위해 이미지 센서에 연결되는 센서 세그먼트(segment)를 포함한다. 상기 FPC는, 또한, 상기 FPC가 센서 단부에서 물체측 단부까지 카메라 모듈을 둘러 접혀질 때 렌즈 액추에이터 컨트롤 신호를 전송하기 위해 렌즈 액추에이터 접촉 패드에 전기적으로 연결하도록 구성된 전기적 접촉 패드를 포함하는 상기 센서 세그먼트에서 이격된 연장 세그먼트를 포함한다.

상기 연성 인쇄 회로는, 상기 카메라 모듈의 하나 이상의 측부를 둘러싸는 센서 세그먼트와 연장 세그먼트 사이의 중간 세그먼트를 포함할 수 있다. 상기 연장 세그먼트는, 상기 카메라 모듈의 센서 단부에서 연결되는 센서 세그먼트와 대향하여 상기 카메라 모듈의 물체측 단부에서 연결될 수 있다. 상기 하우징은, 외부면 상의 전자기 간섭(EMI) 코팅을 포함할 수 있다.

상기 하우징은 그 내부에 한정된, 자동 초점 범위의 한 단부에서 광학적 열의 물체측 단부가 적어도 부분적으로 관통하여 돌출할 수 있게 할 정도로 큰 초점 조절 개구를 포함할 수 있다. 누광 차단판은, 광학적 열의 상기 물체측 단부의 자동 초점 범위 밖에서 자동 조절 개구를 부분적으로 겹칠 수 있다. 초점 조절 개구보다 작고 광이 카메라 모듈에 들어가서 이미지를 획득할 수 있게 하는 배플 공동이 누광 차단판에 정의될 수 있다.

이미지를 포획하고 전송하는 이미징 광학장치와 디지털 전자장치를 포함하고 전자기 간섭(EMI)으로부터 전자 부품을 차폐하도록 구성된 하우징을 포함하는 또 다른 자동 초점 디지털 카메라는, 소형 카메라 모듈에 제공된다. 광학적 열은, 이미지 센서와 연결되고 정합되며, 광 경로의 초점면에 배치된 이미지 센서에 물체에 초점을 맞추기 위해 광 경로를 정의하도록 구성된다. 연성 인쇄 회로는, 이미지 센서에 의해 포획된 디지털 이미지를 포함하는 전기 신호를 전송하도록 상기 이미지 센서에 연결된다. 누광 차단판은, 연성 인쇄 회로에 연결되고, 일단 하우징 상에 상기 연성 인쇄 회로를 접으면 누광 차단판이 광학적 열의 물체측 단부에 배치되고 차단판 구멍이 광 경로를 겹치도록 이미지 센서로부터 기 설정된 거리를 둔 곳에 배플 공동을 정의한다.

상기 연성 인쇄 회로는, 일단 상기 하우징 상에 상기 연성 인쇄 회로를 접으면, 광학적 열의 물체측 단부에 배치된 하나 이상의 접촉 패드가, 렌즈 액추에이터 제어 신호가 상기 연성 인쇄 회로에서 렌즈 액추에이터로 직접 전송될 수 있는 상기 연성 인쇄 회로와 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다. 상기 누광 차단판은, 자동 초점 범위의 일측 단부에서 상기 광학적 열의 물체측 단부가 적어도 부분적으로 관통하여 돌출할 수 있게 하기 위해 하우징에 정의된 초점 조절 개구를 통해 일부의 환경 광이 카메라에 들어가는 것을 차단하도록 구성될 수 있다. 상기 누광 차단판은, 카본과 같은 EMI 차폐를 제공하는 전도성 또는 반전도성 물질을 포함할 수 있다. 초점 조절 개구보다 작고, 광이 카메라 모듈에 들어가서 이미지를 획득할 수 있게 하는 배플 공동은, 누광 차단판에 정의될 수 있다. 상기 연성 인쇄 회로는, 센서 세그먼트와 연장 세그먼트 사이에 카메라 모듈의 적어도 일측을 둘러싸는 중간 세그먼트를 포함할 수 있다.

이미지를 포획하고 전송하는 이미징 광학장치와 디지털 전자장치를 포함하고 전자기 간섭(EMI)으로부터 전자 부품을 차폐하도록 구성된 하우징을 포함하는 자동 초점 디지털 카메라를 위한 소형 카메라 모듈이 또한 제공된다. 광 경로의 초점면에 배치된 이미지 센서에 물체에 초점을 맞추기 위해 광학적 열은, 하우징 내에 광 경로를 정의하도록 구성되는 복수의 렌즈를 포함한 이미지 센서와 연결되고 정합된다. MEMS 액추에이터는, 소형 광학 모듈에 이미지 센서 부품을 정렬시킴으로써 형성된 카메라 모듈의 자동 초점 범위를 통해 이동할 수 있는 광학적 열의 하나 이상의 렌즈에 연결된다. 연성 인쇄 회로는 상기 이미지 센서에 의해 획득된 디지털 이미지를 포함하는 전기적 신호를 전달하도록 이미지 센서에 결합된다. 상기 연성 인쇄 회로는, 일단 하우징 상에 연성 인쇄 회로를 접으면, 광학적 열의 물체측 단부에 배치된 하나 이상의 전기적 접촉 패드가 FPC의 연장 세그먼트의 접촉 패드와 전기적으로 연결되고, 상기 연장 세그먼트로부터 MEMS 액추에이터 제어 신호들이 FPC에서 MEMS 렌즈 액추에이터로 직접 전송될 수 있도록 구성되는 FPC의 연장 세그먼트를 포함한다.

상기 하우징은, 그 내부에, 상기 하우징은, 자동 초점 범위의 한 단부에서 광학적 열의 물체측 단부가 적어도 부분적으로 관통하여 돌출할 수 있게 하도록 구성되는 기 설정된 형태의 초점 조절 개구를 정의할 수 있고; FPC의 연장 세그먼트는, 초점 조절 개구를 부분적으로 겹쳐서 원하지 않는 광이 하우징에 들어가는 것을 차단하며, 광학적 열의 상기 물체측 단부의 자동 초점 범위 밖에 배치되는 누광 차단판을 포함한다.

카메라 모듈과 내부 골조를 둘러싸는 외부면을 갖는 하우징, 상기 하우징 내의 이미지 센서, 및 하우징의 내부 골조 내에 연결되고, 광 경로를 정의하고 복수의 렌즈를 포함하는 이미지 센서와 정합되는 광학적 열을 포함하는 또 다른 자동 초점 디지털 카메라 모듈이 제공된다. 렌즈 액추에이터, 예를 들어 MEMS 액추에이터는, 카메라 모듈의 자동 초점 범위 내에 배치되는 물체의 이미지를 이미지 센서의 활성 평면에 초점 맞추기 위해 광 경로를 따라 광학적 열의 적어도 하나 이상의 가동 렌즈를 이동하게 하도록 구성된다. 인쇄 회로, 예를 들어 연성, 경성 또는 연강성 인쇄 회로 또는 인쇄 회로 기판은, 이미지 센서에 연결되어 카메라 모듈에 전원을 공급하고 이미지 센서에 의해 포획된 디지털 이미지를 포함하는 전기 신호를 전송한다. 인쇄 회로는 또한, 렌즈 액추에이터에 전기적으로 연결되어 렌즈 액추에이터 제어 신호를 전송한다. 전자기 간섭(EMI) 코팅막은 하우징의 외부 표면에 제공된다. 렌즈 액추에이터 컨트롤 신호를 인쇄 회로 상의 전기적 접촉 패드에서 렌즈 액추에이터 접촉 패드로 전송할 수 있게 하는 전도성 트레이스는, 하우징의 내부 골조의 하나 이상의 면에 제공된다.

하우징 내에 내부 골조를 형성하는 브라켓을 포함한 EMI 차폐 하우징을 포함하는 또 다른 자동 초점 디지털 카메라 모듈이 제공된다. 복수의 렌즈를 포함한 광학적 열은, 하우징 내에서 이미지 센서와 연결되고 정합되어 광 경로를 정의한다. 적어도 하나의 가동 렌즈는, 카메라 모듈의 자동 초점 범위 내에 배치되는 물체의 이미지에 초점을 맞추기 위해 광 경로를 따라 적어도 하나 이상의 가동 렌즈를 이동하게 하도록 구성된 MEMS 액추에이터와 같은 렌즈 액추에이터에 연결된다. 인쇄 회로는, 이미지 센서에 연결되어 카메라 모듈에 전원을 공급하고, 이미지 센서에 의해 포획된 디지털 이미지를 포함하는 전기 신호를 전송한다. 인쇄 회로 상의 하나 이상, 예를 들어 한 쌍의 전기적 접촉 패드를 렌즈 액추에이터 상의 접촉 패드에 전기적으로 연결하여 인쇄 회로 상의 전기적 접촉 패드와 렌즈 액추에이터 상의 접촉 패드 사이에서 렌즈 액추에이터 컨트롤 신호를 전송할 수 있도록 1개 또는 2개의 전도성 트레이스가 브라켓의 1개 이상의 면을 따라 형성된다.

EMI 차폐 하우징은, 적어도 한 면 상의 전자기 간섭(EMI) 코팅을 포함할 수 있고/있거나 EMI 차폐 하우징은, 전자기 간섭(EMI) 차폐 기판 물질을 포함할 수 있다.

누광 차단판은, 적어도 1개의 가동 렌즈가 광 경로를 따라 자동 초점 범위의 한 단부에서 적어도 부분적으로 관통하여 돌출할 수 있도록 자동 초점 디지털 카메라 모듈의 물체측 단부에서 정의되는 초점 조절 개구를 겹치는, 그 내에 정의되는 배플 개구를 가질 수 있다. 누광 차단판은 초점 조절 개구를 부분적으로 겹치고, 디지털 카메라 모듈의 자동 초점 범위의 물체측 단부의 외부에 배치되는 EMI 차폐 물질을 포함할 수 있다.

누광 차단판은, 광 모듈 부품에 EMI 차폐를 제공하는 전도성 또는 반전도성 물질, 예를 들어 카본 또는 카본 페더를 포함할 수 있다. 전도성 접착제는 EMI 하우징에 누광 차단판을 결합할 수 있다. 누광 차단판은 하우징 외부에 배치될 수 있다.

자동 초점 디지털 카메라 모듈의 이미지 센서와의 연결을 위해 구성되는 또 다른 소형 광학적 모듈이 제공된다. 소형 광학적 모듈의 광학적 열은, 적어도 하나의 렌즈와, 광학적 열의 초점면에 배치되고, 이미지 센서에 의해 포획된 디지털 이미지를 포함하는 전기 신호를 전송하도록 인쇄 회로에 연결되는 이미지 센서 상에 물체에 초점을 맞추기 위해 광 경로를 따라 적어도 하나의 가동 렌즈를 이동하게 하도록 구성된 렌즈 액추에이터를 포함한다. 내부 하우징이, 광학적 열과 이미지 센서를 포함하고 정합하는 골조로서 구성되는 한편, 외부 하우징은, 내부 하우징과 광학적 열을 포함하고, 전자기 간섭(EMI)과 외부의 물리적 충격으로부터 광학적 열과 이미지 센서를 차폐하도록 구성된다. 삼차원에서 외부의 물리적 충격을 흡수하기 위해 압축하도록 구성되는 하나 이상의 충격 완충 스폰지가 외부 하우징과 내부 하우징 사이에 배치된다. 하나 이상의 체적형 스폰지 압축 간극은, 외부 하우징과 내부 하우징 사이에 정의되어 외부 하우징에서 내부 하우징 쪽으로의 광 경로 방향에서 접촉이 없이 상대적 이동을 허용한다.

렌즈 액추에이터는, 한 쌍의 렌즈 액추에이터 결합 패드에 인쇄 회로를 전기적으로 연결하는 한 쌍의 전도성 트레이스를 따라 인쇄 회로로부터 렌즈 액추에이터 컨트롤 신호를 수신하는 한 쌍의 렌즈 액추에이터 컨트롤 패드를 포함할 수 있다. 외부 하우징은 내부 골조와 일체로 형성될 수 있고, 전도성 트레이스는 내부 골조를 따라 형성될 수 있다. 성형된 브라켓은 내부 골조로서 외부 하우징 내에 배치될 수 있고, 전도성 트레이스는 브라켓의 하나 이상의 면에 또는 브라켓의 하나 이상의 면을 따라 형성될 수 있다.

렌즈 배럴은, 그 내부에, 적어도 하나의 가동 렌즈를 포함한 하나 이상의 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. EMI 외부 하우징은, 광학적 모듈 부품들에 EMI 차폐를 제공하는 EMI 코팅을 포함할 수 있다. EMI 외부 하우징은, 광학적 모듈 부품들에 EMI 차폐를 제공하는 전도성 또는 반전도성 물질을 포함할 수 있다.

하나 이상의 충격 완충 스폰지는, 광 경로의 방향에서 광학적 열을 겹치지 않는 방식으로 외부 하우징과 내부 하우징 사이에 배치됨으로써 광학적 열에 Z축 높이를 추가하지 않고 Z축 충격을 흡수하도록 압축할 수 있다.

하나 이상의 완충 스폰지는 또한, 광 경로의 방향에서 내부 하우징을 겹치지 않도록 배치될 수 있다. 이로써 하나 이상의 스폰지는 또한, 내부 하우징에 Z축 높이를 추가하지 않고 Z축 충격을 흡수하도록 압축할 수 있다.

하나 이상의 체적형 스폰지 압축 간극은, 광 경로에 Z축 높이를 추가하지 않도록 하는 것처럼 광 경로의 방향에서 내부 하우징을 겹치지 않도록 구성될 수 있다.

하나 이상의 체적형 스폰지 압축 간극은, 광 경로의 방향에서 겹치는 내부 하우징과 외부 하우징의 하나 이상의 영역부 사이에서, 적어도 예상된 스폰지 압축 깊이로 정의될 수 있다. 하나 이상의 겹치는 영역부는, 내부 하우징과, 반경 방향으로 이웃한 완충 스폰지의 내벽의 겹치는 영역의 대략 최외측 반경 사이의 범위 내에서 외부 윤곽에 의해 그리고 이미지 센서 모듈을 소형 광학적 모듈에 연결하고 정합함으로써 형성된 소형 카메라 모듈의 자동 초점 범위의 외부 경계선에 광학적 열의 연장부가 EMI 하우징을 통과하여 도달할 수 있도록 하우징에 정의되는, 초점 조절 개구를 정의하는 외부 하우징 고리의 내부 반경을 갖는 내부 윤곽에 의해 정의된다.

제2 체적형 스폰지 압축 간극은, 광 경로의 방향에서 외부 하우징의 측벽의 독립적인 무접촉 이동을 허용하기 위해 하나 이상의 세그먼트를 따라 EMI 하우징의 측벽의 적어도 내, 외부면 윤곽 사이에 영역을 포함하도록 적어도 예정된 스폰지 압축 깊이로 정의될 수 있다. 제2 체적형 스폰지 압축 간극은, 소형 광학적 모듈을 포함하는 소형 카메라 모듈이 연결되도록 구성되는 연성 인쇄 회로(FPC)를 겹치도록 구성되는 외부 하우징의 적어도 측벽부를 포함할 수 있다. 제2 체적형 스폰지 압축 간극은 또한, 광 경로의 방향에서 외부 하우징의 독립적인 이동에 대한 하나 이상의 장애물을 겹치도록 결정된 외부 하우징의 하나 이상의 추가 측벽부를 포함할 수 있고/있거나 외부 하우징의 측벽의 내, 외부면의 하나 이상의 윤곽과 완전히 겹칠 수 있다.

소형 카메라 모듈은, 예를 들어 전자식 줌 이미지 프로세싱과 결합될 수 있는 이미지 센서 바로 앞에 광 경로를 따라 연결되는 고정 렌즈를 포함할 수 있다.

센서 모듈에 연결된 소형 광학적 모듈을 포함하고 그렇지 않으면 여기에 설명된 소형 광학적 모듈, 소형 카메라 모듈 및/또는 센서 모듈 장치 중 어느 것이든지를 포함하는 또 다른 소형 카메라 모듈이 제공된다. 또 다른 실시예는, 여기에 설명된 장치의 결합물을 포함한다.

자동 초점 카메라 모듈

여기에 설명된 실시예에 따른 카메라 모듈은, 광학적 도메인의 이미지를 전자식 포맷으로 변환하는 이미지 센서와, 이미지 센서에 관심 있는 장면의 초점을 맞추는 광학적 열을 포함한다. 실시예는, 장면의 세부 사항을 정확하게 포획하는 향상된 능력을 가지며 구성된 카메라를 포함한다. 그러한 세부 사항을 정확하게 포획하는 원하는 능력에 따라 광학적 열의 품질 및/또는 이미지 센서의 해상도가 선택될 수 있다. 이미지 센서가 수백만 화소(화면 부품)를 포함할 수 있고, 구체적인 실시예에 따른 자동 초점 카메라 모듈의 광학적 열이 2개, 3개, 4개, 5개 또는 더 많은 렌즈를 포함할 수 있다.

광학적 열의 적어도 하나의 가동 렌즈의 위치는, 이미지 센서의 위치에 대해 고정되어 있지 않고, 이로써 여기에 설명된 실시예에 따른 자동 초점 카메라 모듈은, 물체가 이미지 센서에 초점이 맞는 전자식 카메라로부터 거리를 변경할 수 있다. 카메라로부터 장면의 하나 이상의 주요 물체의 하나 이상의 거리를 결정하도록 시스템이 실시예에 따라 이용될 수 있다. 결정된 거리에 따라 그리고/또는 하나 이상의 주요 물체가 이미지 센서에 초점이 맞을 때까지 적어도 하나의 가동 렌즈가 이동할 수 있다. 이러한 물체의 범위는, 카메라로부터 매우 가까이(10㎝ 이하)에서 매우 멀리(무한대)까지 다양할 수 있다.

종래의 자동 초점 카메라 및 고정 초점 카메라보다 더 좋은 화질을 제공하는 카메라의 실시예가 여기에 제공된다. 구체적인 실시예에 따른 카메라 모듈은 또한, 유리한 전력 효율과, 원하지 않는 물리적 충격과 전자기 간섭을 방지하는 효율적이고 내구성이 있는 패키징 환경뿐만 아니라 최소 크기를 보인다.

구체적인 실시예에 따른 전자식 카메라는, 시야를 크게 변경하는 유리한 능력을 보인다. 예를 들면, 종래의 카메라가 사용되고 있을 때, 집 앞에서 촬영된 가족사진은, 장면의 가장자리부에서 쓰레기통을 부주의로 포함할지도 모른다. 구체적인 실시예에 따른 카메라는, 포획된 이미지에서 이러한 인공물을 제거하기 위해 카메라의 시야를 제한하도록 조절될 수 있다. 반면에, 더 많은 전경을 포획하는 더 넓은 시야로 조절함으로써 구체적인 실시예에 따른 카메라를 사용하여 언덕 꼭대기에서 촬영된 가족사진을 향상시킬 수 있다.

구체적인 실시예에 따른 카메라는, 동적 시야 특징과 자동 초점 메커니즘을 통합함으로써 전체 성능의 뚜렷한 개선을 보인다. 구체적인 실시예에서, 카메라의 광학적 열의 설계는 고정된 부분과, 액추에이터에 의해 카메라의 광축을 따라 이동할 수 있는 부분을 포함할 수 있다. 구체적인 실시예에서, 카메라의 고정형 또는 분리형 저장 장치에 내장된 코드(code)에 의해 및/또는 원격 프로세서의 사용에 의해 일부 이미지 프로세싱, 예를 들어 이미지 왜곡의 제거가 제공된다.

소형 카메라 모듈에서 이것들 중 세 개 모두를 통합하는 구체적인 실시예에 따른 유리한 카메라가 제공된다. 그러한 카메라 모듈은, 독립형 카메라 제품이 될 수 있거나, 고정형 또는 휴대용 전자 제품에 및/또는 자동차와 같은 다양한 다른 환경에 포함될 수 있다.

이제, 도면을 참조하여 여러 가지 실시예를 설명하기로 한다. 여기에, 일체형 자동 초점과 선택적으로 줌 기능을 유리하게 포함하는 전자식 카메라가 제공된다. 구체적인 실시예에서, 자동 초점 및 줌 기능은, 유리한 광학적 열과 프로세서 기반 프로세싱의 조합을 사용하고, 구체적인 실시예에서, 두 경우에 동일하거나 유사한 부품을 포함한다.

자동 초점을 추가하는 대안적인 방법은, 광학적 열에서 하나 이상의 다른 렌즈를 그룹으로 이동하게 하는 것을 포함할 수 있다. 자동 초점 줌 카메라는, 참조로 포함되는 미국 특허출원 제61/609,293호에 설명된 작동 원리를 기초로 한다. 이러한 가동 렌즈는, 1개보다 많은 가동 렌즈를 포함할 수 있고, 상기 렌즈, 또는 가동 렌즈 그룹을 형성하는 렌즈의 특정한 개수와 기하학적 구조에 따른 다양한 수의 스톱 및 개구뿐만 아니라 '293 출원에 설명된 바와 같은 4개 렌즈를 포함할 수 있다.

자동 초점과 선택적으로 또한 줌을 포함하는 구체적인 실시예에 따른 광학적 열은, 2개의 일반적인 부품, 즉 가동 렌즈 그룹과 고정 렌즈 그룹을 포함한다. 도 1은, 카메라의 광축을 따라 이동할 수 있는 하나 이상의 가동 렌즈를 포함하는 제1 가동 렌즈 그룹(예를 들어, L1-L4)과, 위치가 고정되어 있는 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 고정 렌즈 그룹(예를 들어, L5)을 포함한 자동 초점 줌 카메라 모듈을 도시한다. 하나 이상의 가동 렌즈는, 도 1의 예에서 장면에 가장 가까운 4개의 렌즈(L1-L4)를 포함하는 한편, 고정 렌즈(L5)는 이미지 센서에 가장 가깝다.

일반적으로, 가동 렌즈 그룹은 카메라의 초점 거리를 변경하는 기능을 수행하고, 줌을 또한 포함하는 카메라 모듈의 실시예에서, 적어도 하나의 고정 렌즈는, 이미저(imager)에 옵틱의 PSF 기능을 매칭시키고 가동 렌즈 그룹에 의해 유도된 시야 만곡을 보상하는 선택적인 전자식 줌 기능을 수행하도록 구성된다. '293 출원에 설명된 구체적인 실시예에서 이러한 기능을 수행할 수 있는 고정 렌즈는, 이미지 센서에 가장 가까운 렌즈이다. 적어도 하나의 가동 렌즈는, 원하는 초점 거리를 성취하도록 광 경로를 따라 적절한 거리를 두고 떨어져 배치되는 한편, 적어도 하나의 고정 렌즈는 그 후 초점 길이가 렌즈와 이미저(imager) 사이의 거리를 매칭하도록 배치된다.

내장 코드에 의해 프로그램된 프로세서는, 아래에 참조로 포함되는 특허와 출원 중인 특허출원에서 개시된 바와 같은 아마도 많은 다른 이미지 프로세싱 개선뿐만 아니라 줌을 제공하기 위해, 이미지 센서의 화소로부터 정보를 수집하고, 일부 경우에 자동으로 그리고 다른 경우에 사용자 입력을 기반으로, 연관된 전자식 파일로 변환할 수 있다. 예를 들면, 줌의 정도는 조절될 수 있다. 프로세서는 또한, 광학적 열에 의해 예측 가능한 방식으로 만들어지는 왜곡 및 다른 인공물을 보정하도록 프로그램될 수 있다. 이미지 프로세싱 기능은 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현될 수 있다. 구체적인 실시예에서, 이러한 기능은, 이미지 센서에 내장된 RTL(resistor transistor logic) 코드와 같은 이미지 프로세싱 파이프라인에 미리 설치되는 한편, 다른 곳에서는, 그것들이 외부의 DSP(digital signal processor)에 또는 휴대폰의 베이스 밴드 칩과 같은 프로세서 완전히 소프트웨어로 배치된다.

도 1에 도시된 예에 따른 자동 초점 줌 카메라 예는, 10cm에서 9m까지, 일반적으로 15cm에서 5m까지, 바람직하게는 20cm에서 3m까지(최단거리 제외) 다양할 수 있는 일 실시예의 초점 거리를 가질 수 있는 한편, 줌 기능은 x0.5와 x5 사이에 있을 수 있고, 일반적으로 x1과 x4 사이에 있을 수 있으며, 더욱 구체적으로는 일 실시예에서 x1과 x3 사이에 있을 수 있다. 일 실시예에 따라 유익한 카메라 모듈에 의해 만들어진 최종적인 전자 정보의 주목할 만한 특징은, 그 내에 포함된 이미지의 정보 크기와 유효 해상도가 일 실시예에서 초점 거리 및 줌 설정에 상관없이 대체로 일정할 수 있다는 것이다.

구체적인 실시예에 따른 다양한 광학 카메라는, 광학적 열이 그룹으로 분할되는 카메라를 포함하고, 그 일부는 기능과 위치에서 고정되고, 그 나머지는 기능과 위치에서 다양하다. 이러한 방법으로, 광학적 열의 더욱 발전된 제어가 성취될 수 있다. 예를 들면, 광축을 따라 두 개의 특정한 그룹의 렌즈를 이동함으로써 카메라의 시야가 달라질 수 있다. 카메라의 해상도는, 일 실시예에서 다른 변수에 의해 일반적으로 고정될 수 있기 때문에, 시야를 제한하는 것이 장면에서 물체의 유효 배율을 초래한다. 따라서 이러한 타입의 카메라를, 줌 카메라 또는 자동 초점 줌 카메라라고 한다.

자동 초점 줌 카메라 모듈

여러 개의 다른 실시예는, 유익한 자동 초점 줌 카메라 및/또는 자동 초점 줌 카메라의 부품 또는 부분 조합의 특징을 포함한다. 일 실시예에서, 자동 초점 및 줌 기능은, (i) 전자 줌을 제공하도록 줌 알고리즘과 결합하여 구성되고, 이미지 센서에 대해 위치가 고정되는 하나의 렌즈, (ii) 카메라의 광축을 따라 이동할 수 있는 단일 렌즈, 또는 그 대신에 둘 이상의 이동 렌즈, 또는 한 개의 이동 렌즈와 둘 이상의 고정 렌즈의 결합, 및 (iii) 변화를 전자식 이미지 형태로 변화시키는 전자 줌 알고리즘 프로그램 이미지 프로세싱 부품의 조합을 통해 성취된다. 줌은, 가동 렌즈 부품을 가진 대안적인 실시예에서 제공된다. 다른 실시예에서, 줌 부품을 포함하지 않는 자동 초점 카메라 모듈이 제공되고, 자동 초점 줌 카메라 모듈에 대해 여기에 기술된 예시 렌즈 트레인은, 자동 초점 카메라 모듈(즉, 줌을 포함하지 않음)에 사용될 수 있거나, 렌즈 트레인은 특히 렌즈(L5)에 대해 단순화될 수 있다. 관련된 실시예와, 이 실시예의 줌 특징에 특히 관련이 있는 대안적인 특징은, 미국 재발급 특허 RE42,898과 미국 공개 특허출원 US2009/0115885 및 US2009/0225171에서 기술될 수 있으며, 참조로 포함되어 있다. 또 다른 실시예에서, 줌 기능은, 하나 이상의 이동 렌즈에 의해 제공된다. 전자식 줌 실시예에서 이동할 수 있는 단일 렌즈는, 광학적 열의 중앙부에 위치하고 있으며, 자동 초점 기능을 제공하도록 이동할 수 있는 것이 될 수 있다. 하나보다 많은 렌즈가 다른 실시예에서 이동할 수 있으며, 하나보다 많은 고정 렌즈가 다른 실시예에 포함된다.

각 실시예와 함께 항상 구체적으로 언급되지 않는 하나 이상의 스톱, 개구, 및/또는 적외선 필터와 같은 임의의 다른 광학 부품이 다른 실시예에서 다양한 조합으로 포함된다. 적외선 필터는, 광 경로를 따라 이미지 센서와 광학적 열의 마지막 렌즈 사이에 또는 다른 곳에 포함되어 있다. 하나 이상의 개구는, 렌즈의 표면에 고정되거나, 카메라 모듈 하우징에, 또는 카메라 모듈 또는 카메라 장치의 렌즈 배럴 하우징이나 다른 고정된 부품에 독립적으로 고정될 수 있다. 하나 이상의 개구는, 가동 개구처럼 가동 렌즈 상에서 또는 가동 렌즈와 함께 이동할 수 있다. 구체적인 실시예에서, 가동 렌즈를 위한 개구는, 가동 렌즈의 표면 위 또는 근처인 것처럼 이동할 수 있거나 그렇지 않으면 액추에이터를 사용하여 개구와 가동 렌즈가 함께 이동할 수 있도록 가동 렌즈에 대해 고정되어 있다. 다른 실시예에서, 가동 렌즈의 개구는 이미지 센서에 대해 고정될 수가 있다.

설명된 타입의 고정 렌즈를 포함한 전자식 카메라는, 이미징 크로핑에 의해 동적 시야 변경, 즉 줌을 제공할 수 있다. 장면에서의 정보가 폐기되기 때문에 크로핑이 일반적으로 이미지 품질을 저하시키더라도 이미지의 중앙부가 이러한 고정 렌즈에 의해 확대되기 때문에, 크로핑된 이미지의 충실도가 구체적인 실시예에서는 보존된다. 이러한 고정 렌즈는, 보정하지 않으면 배럴 왜곡과 유사한 이미지의 왜곡을 초래하는 동적 시야 카메라를 만들도록 구체적인 실시예에서 사용된다. 왜곡 정도는 렌즈 설계에 의해 고정되고 제어된다. 이는, 카메라 모듈 자체 내부 또는 카메라 폰 또는 휴대용 카메라 또는 태블릿 또는 랩톱 또는 장치의 부품인 카메라 모듈을 포함하는 다른 장치와 같은 장치의 내부를 제외한 카메라 모듈 외부의 온보드 프로세서, 또는 장치에 물리적으로 또는 전기적으로 또는 무선 신호로 연결되고, 특정 목적을 위해 설계되는 임의의 알고리즘에 의해 프로그램된 다른 프로세서에 의해 수행되는 이미지 프로세싱 작동에서 이미지 데이터를 구성함으로써 왜곡 및 다른 예측 가능한 인공물을 보정하고 제거하는 것을 비교적 효율적이게 만든다. 이러한 작동의 원리에 기초한 줌이 있는 카메라의 여러 가지 실시예는, 미국 특허 RE42,898, 미국 공개 특허출원 20120063671, 20110221936, 20110216158, 20090115885 및 20090225171, 및/또는 미국 특허출원 제61/609,209 및 13/445,857에서 기술되어 있고, 이것들은 참조로 포함되어 있다. 알고리즘은, 이미지를 줌 확대된 형태로 디스플레이할 수 있도록 프로세서가 알고리즘을 데이터에 적용할 때까지 이미지 데이터, 예를 들어 영구적인 이미지 데이터처럼 아직 저장되지 않거나 전송되거나 디스플레이되는 이미지 센서의 미가공 데이터 또는 선처리된 이미지 데이터에 알고리즘을 적용하도록 구성되는 카메라 모듈에 의해 사용 중에 있는 프로세서에 의해 접속할 수 있는 한, 카메라 모듈이 부품인 전자 장치 내의 카메라 모듈 상에 또는 카메라 모듈 외부에, 또는 클라우드 등에 저장될 수 있다.

알고리즘과 결합하여 줌을 만드는데 포함되는 고정 렌즈는, 물리학의 근거로 이미지 센서에 가장 가까운 렌즈처럼 구체적인 실시예에서 유익하게 배치된다. 자동 초점을 추가하는 다른 방법은, 광학적 열에서 하나 이상의 다른 렌즈를 하나의 그룹으로서 이동하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 동작 원리에 기초한 자동 초점 줌 카메라는, 참조로 포함되는 미국 특허출원 제61/609,293에 기술되어 있다. 이러한 가동 렌즈 그룹은, 하나보다 많은 가동 렌즈를 포함할 수 있고, 렌즈의 특정 개수와 기하학적 구조 또는 가동 렌즈 그룹을 형성하는 렌즈에 따라 다양한 개수의 스톱 및 개구뿐 아니라 '293 출원에 설명된 바와 같은 4개 렌즈를 포함할 수 있다. 가동 렌즈 그룹에 단지 하나의 렌즈가 포함되는, 즉 도 2a 및 도 2b에 개략적으로 도시된 바와 같이 중간 렌즈(L3)의 양측에 배치된 2쌍의 고정 렌즈(L1-L2, L4-L5)에 대해 중간 렌즈(L3)가 이동할 수 있는 실시예는, 작은 무게의 이점을 가지고, 이로써 이를 이동하는데 비교적 적은 힘이 요구되고, 심지어 작은 변위 범위의 액추에이터를 사용할 수 있다는 놀라운 이점을 더 가진다.

구체적인 실시예에 따른 자동 초점 줌 카메라 모듈의 다른 특징은, 구체적인 실시예의 광학적 열에서 중간 렌즈, 예를 들어 5개 렌즈를 포함하는 광학적 열에서 L3 또는 7개 렌즈의 광학적 열에서 L4 또는 3개 렌즈의 트레인에서 L2를 이동함으로써 상기한 타입의 고정 줌 렌즈로부터 줌과 결합하여 자동 초점의 실현을 포함한다. 다른 실시예에서, 가동 렌즈는, 적어도 하나의 고정 렌즈와 광학적 열의 나머지 렌즈, 예를 들어 5개 렌즈 실시예의 L2 또는 L4, 또는 7개 렌즈 실시예의 L2, L3, L5, 또는 L6 사이의 중간 어딘가에서 상쇄된다. 또 다른 실시예는 광학적 열의 일측 단부 또는 양측 단부에 있는 가동 렌즈를 포함한다.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 자동 초점 카메라 모듈의 또 다른 예가 개략적으로 도시되고, 중간 렌즈(L3)가 두 쌍의 고정 렌즈(L1-L2, L4-L5) 사이에서 이동할 수 있다. 이 실시예는, 미국 특허출원 제61/643,331에서 기술되어 있으며, 이는 참조로 포함되어 있다. 가동 렌즈 그룹에 단지 하나의 렌즈만이 포함되는, 즉 중간 렌즈(L3)의 양측에 배치된 두 쌍의 고정 렌즈(L1-L2, L4-L5)에 대해 중간 렌즈(L3)가 이동할 수 있는 실시예는, 작은 무게의 이점을 가지고, 이로써 이를 이동하는데 비교적 적은 힘이 요구된다. 단일 가동 렌즈 실시예는, 또한 작은 변위 범위의 액추에이터를 사용할 수 있다는 놀라운 이점을 더 가진다. 구체적인 실시예의 광학적 열에서 중간 렌즈, 예를 들어 5개 렌즈를 포함한 광학적 열의 L3 또는 7개 렌즈의 광학적 열에서 L4 또는 3개 렌즈의 트레인에서 L2를 이동함으로써. 다른 실시예에서, 가동 렌즈는, 적어도 하나의 고정 렌즈와 광학적 열의 나머지 렌즈, 예를 들어 5개 렌즈 실시예의 L2 또는 L4, 또는 7개 렌즈 실시예의 L2, L3, L5, 또는 L6 사이의 중간 어딘가에서 상쇄된다. 또 다른 실시예는 광학적 열의 일측 단부 또는 양측 단부에 있는 가동 렌즈를 포함한다.

인지된 예상과 달리, 알고 보니 종래의 자동 초점 카메라와 유사한 초점 범위를 성취하기 위해, 도 2a의 예의 중간 렌즈가 비교적 짧은 거리, 일반적으로 약 100㎛를 이동한다는 것이다. 이는, 렌즈를 이동하도록 MEMS와 같은 새로운 형태의 액추에이터의 사용과, 그러한 장치의 고유의 특징으로 인해 생기는 몇 가지 중대한 이점을 가능케 한다. 이러한 설계의 많은 이점 중에서, 작은 크기, 저전력 소모, 저잡음, 고속 및 고정밀도의 이동, 및 기타 개선이 제공된다.

도 2b는 또한, 렌즈 트레인이 미리 정합된 단일 부품으로서 제조되어 있는 어셈블리를 사용하는 구체적인 실시예에 따른 자동 초점 줌 카메라를 통한 단면도를 개략적으로 나타낸다. 이미지 센서(201)가 슬리브(203)(sleeve)가 부착된 기판(202) 상에 있다. 도 2b에 도시된 예에서 슬리브는 나사(204)를 가지고 있다. 렌즈 트레인(206)을 포함한 홀더(205)는 맞물리는 나사(207)를 가지고 있다. 슬리브에 대해 홀더를 회전시키는 것은, 본 실시예에서 카메라의 광축(208)을 따라 전체 렌즈 트레인을 이동시켜 초점을 맞춘다. 나사(204, 207)를 결합하는 것에 대한 대안은, 이미지 센서(201)와 렌즈 트레인(206)의 하나 이상의 고정 렌즈 사이의 거리를 맞추는 것을 허용하는 방식으로 렌즈 트레인 홀더(205)를 슬리브(204)를 결합하도록, 홈(groove)과 랜드(land)를 여러 형태로 결합하여 일련의 노치, 스프링 작동식 핀 또는 레버, 또는 탄성재 또는 다른 기술과 같이 연속적으로 또는 불연속적으로 초점을 맞추게 하는 것을 포함한다.

광학 트레인의 구체적인 실시예에 따른 정밀 정합은, 고충실도 이미지 전송을 허용한다. 구체적인 실시예는, 트레인의 여러 부품, 주로 렌즈를 서로에 대해 기울기, 센터링(centering), 회전에 대해서 임의의 정확도로 정합하는 것을 포함한다. 구체적인 실시예에서 능동적 정합 기술을 사용하여 하나의 렌즈와 다른 렌즈의 매우 정확한 정합을 성취하는 것이 가능할지라도 수동적 방법은, 이러한 방법의 어셈블리 고속성과 저비용 덕택으로 구체적인 실시예와 일반적으로 가능한 모든 곳에서 사용된다. 구체적인 실시예의 자동 초점 줌 모듈에서, 수동적 정합 허용 범위는 렌즈 트레인의 조인트 중 하나를 제외한 모든 곳에 제공된다.

또 다른 실시예에서, 자동 초점 카메라는 자동 초점 프로세스로 이동하는 전체적인 광학적 열을 가질 수 있다. 게다가, 가동 부품과 고정 부품 모두가 있는 광학적 열을 포함하는, 여기에 기술된 실시예에 따른 유익한 카메라는, 도 1 및 도 2a, 도 2b에 도시된 예를 제외한 많은 다른 예에 따라 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 3에 개략적으로 도시된 자동 초점 카메라 모듈 예는, 이미지 센서 또는 광학적 열의 이미지 단부에서 가장 먼 렌즈(L1)에 결합된 MEMS 액추에이터를 포함한다. 렌즈들(L1-L4,L1-L3,L1-L2) 또는 단 하나의 렌즈(L1)(또는 도 2a 및 도 2b의 L3, 또는 L2 또는 L4, 또는 L5조차는 일부 실시예이거나 다른 실시예에서 단지 세 개 또는 네 개의 렌즈만이 광학적 열에 포함되거나, 다른 실시예에서 여섯 개 또는 일곱 개 렌즈가 포함된다)를 포함한 렌즈 배럴은, 이러한 MEMS 액추에이터 위치를 가진 다른 개수의 렌즈 및/또는 다른 구성의 렌즈의 다른 카메라 모듈 실시예를 사용하여 이동 가능할 수 있다. 렌즈 배럴 외부의 카메라 모듈 브라켓 내에서, 센서 단부의 카메라 모듈에 연결되는 연성 인쇄 회로에 이르는 하나 이상의 전도성 배선을 사용하거나, 센서 단부가 여전히 제2 위치의 FPC에 연결되어 있는 동안 카메라 모듈의 이미지 단부에 있는 액추에이터 접촉 패드에 전기적으로 연결하는 연성 인쇄 회로 연장부를 사용하여 MEMS 액추에이터를, 렌즈 배럴의 이러한 가장 이미지 측으로 향하는 렌즈(L1)에서 전기적으로 연결할 수 있다. 이러한 유익한 자동 초점 줌 카메라는, 고정되는 광학적 열의 하나 이상의 부품과 이동하는 하나 이상의 부품을 가지고 있다. 구체적인 실시예에서, 카메라는 종래의 고정식 또는 자동 초점식 카메라와 다른 고정 렌즈에 대한 가동 렌즈의 센터링 및 기울기 정합 정밀성을 나타낸다.

여러 가지 실시예에 따른 카메라 모듈은, 여기에서의 그리고 동일한 양수인의 다른 특허출원이나 다른 특허 내에서의 물리적, 전기적 및 광학적 구조가 한 예로서 개략적으로 도시되어 있다. 예를 들면, 대안적인 실시예에 포함될 수 있는 다른 카메라 모듈 실시예와 카메라 모듈의 특징 및 부품들의 실시예가 기술되어 있다.

미국 특허 제7,224,056, 제7,683,468, 제7,936,062, 제7,935,568, 제7,927,070, 제7,858,445, 제7,807,508, 제7,569,424, 제7,449,779, 제 7,443,597, 제7,768,574, 제7,593,636, 제7,566,853, 제8,005,268, 제8,014,662, 제8,090,252, 제8,004,780, 제8,119,516, 제7,920,163, 제7,747,155, 제7,368,695, 제7,095,054, 제6,888,168, 제6,583,444, 및 제5,882,221, 및

미국 공개 특허출원 제2012/0063761, 제2011/0317013, 제2011/0255182, 제2011/0274423, 제2010/0053407, 제2009/0212381, 제2009/0023249, 제2008/0296717, 제2008/0099907, 제2008/0099900, 제2008/0029879, 제2007/0190747, 제2007/0190691, 제2007/0145564, 제2007/0138644, 제2007/0096312, 제2007/0096311, 제2007/0096295, 제2005/0095835, 제2005/0087861, 제2005/0085016, 제2005/0082654, 제2005/0082653, 제2005/67688, 및 미국 특허출원 제61/609,293, 및 PCT 출원 제 PCT/US12/24018과 PCT/US12/25758, 이것들은 모두 여기에 참조로 포함된다.

MEMS 액추에이터

MEMS 액추에이터는, 구체적인 실시예에서 자동 초점 능력을 제공하도록 도 2a 및 도 2b의 예의 L3(그리고 도 1의 예의 가동 렌즈 그룹(L1-L4))에 연결된다. 다른 실시예에서, 보이스 코일 모터(VCM) 또는 피에조 액추에이터는, 이동 능력을 제공하도록 사용될 수 있다.

적합한 MEMS 액추에이터는, 여기에 참조로 포함된 여러 가지의 미국 특허와 미국 특허출원, 예를 들어 미국 특허출원 제61/622,480에 기술되어 있다. 다소 다른 설계를 가진 또 다른 MEMS 액추에이터가 미국 PCT 출원 PCT/US12/24018에 기술되어 있다. 이러한 미국 특허출원 둘 다가 참조로 포함되어 있고, MEMS 액추에이터와 그 부품의 다른 예가 대안적인 실시예를 제공하는 바와 같이 참조로 인용되고 포함된다. 그러한 액추에이터는 실리콘 또는 실질적인 중합체 물질로 제조될 수 있으며, 약 100㎛의 행정을 갖고 있다. 이것들은 또한, 기술된 타입의 자동 초점 카메라 모듈에 주어지는 많은 다른 유익한 특징을 나타낸다. 이것들은, 매우 낮은 전력 소비, 빠르고 정확한 구동, 저잡음, 미소한 미립자 오염 및 저비용을 포함한다.

구체적인 실시예에 따른 MEMS 액추에이터는, 삼차원에서의 유리한 정합이 비록 구체적인 실시예에 따른 MEMS 액추에이터에 의해 제공될지라도 액추에이터 부품에 속하는 것으로 생각할 수 있는 어떠한 센터링이나 기울기 정합 이동이든지를 잠시 차치하고 일반적으로 일방향 장치라고 생각될 수 있다. 즉, 구체적인 실시예에 따른 MEMS 액추에이터가 정지 위치를 가지고 있고, 그 액추에이터는 즉 자동 초점 특성을 수행하는데 사용되고 있을 때 그 정지 위치에서부터 일차원으로 구동될 수 있다. 이는, 전체 렌즈 트레인 또는 그 상당한 부분을 미리 정합된 단일 부품으로서 조립할 수 있다는 점에서 자동 초점 카메라 모듈의 조립의 이점을 가지고 있다. 후속의 조립 및 조정 단계에서는, 그것은, 그 다음에 고정 초점 카메라의 렌즈 트레인과 유사하거나 똑같은 방식으로 처리될 수 있다. 즉, 이미지 센서 상에 고정된 슬리브 안에 렌즈 트레인을 포함한 홀더를 삽입함으로써 초점이 맞추어질 수 있다. 구체적인 실시예에서, 홀더와 슬리브가 나사에 의해 결합된다.

보호 커버를 구비한 카메라 모듈

구체적인 실시예에서, 단일 부품인 이미지 센서에 광학 표면이 추가될 수 있다. 이러한 광학 표면은, 가시 광을 센서에 전달할 수 있는 한, 먼지나 다른 오염물이 센서의 활성 표면에 닿는 것을 방지하는, 투명 유리 도는 폴리머로 이루어진 커버로서 역할을 담당할 수 있다. 광학 표면은 또한, 특히 실리콘 센서에 대해서 적외선(IR) 필터로서 역할을 담당한다. IR 흡수성 물질이 커버에 사용될 수 있고, IR 코팅막은 유리 또는 폴리머 또는 다른 투광성 보호 커버에 적용될 수 있다. 광학 표면은 또한, IR 필터가 또한 센서와 렌즈(L1) 사이에 배치될 수 있는 도 4a 및 도 4b의 예처럼 복제 렌즈(L1)의 형상과 같이 광 출력을 제공하도록 형성될 수 있다(도시되어 있지 않지만, 참조로 포함되어 있는 미국 특허출원 13/445,857을 참조). 다이싱(dicing) 전의 웨이퍼 단계에서 단일 부품을 형성하는 프로세스는, 이하 단지 간략하게, 그리고 '857 출원에서 더욱 상세하게 기술된다.

예를 들어 웨이퍼 레벨 하이브리드 광학을 사용하여 오염이 방지되는 능동형 이미지 센서를 포함한 단일 부품이 도 4a 및 도 4b에 도시되어 있다. 이러한 방법은, 즉 광 경로를 따라 센서 평면에 수직되는 카메라 모듈의 전체의 물리적 Z축 높이가 카메라 모듈 부품에 그러한 하이브리드 광학

기를 포함함으로써 감소될 수 있다는 점에서 또 다른 이점이 있다.

이미지 센서의 활성 이미지 영역은, 이미지 센서 웨이퍼를 개별 다이스로 자르는 다이싱 또는 단일화 전의 웨이퍼 단계에서 구체적인 실시예에 따라 보호된다. 이러한 능동 이미지 영역의 보호는, 유리 웨이퍼, 즉 청색 유리 또는 IR 코팅된 유리, 또는 가시광선을 투과하고 IR 광선을 흡수하거나 그렇지 않으면 차단하는 폴리머 또는 다른 물질과 같은 기타 물질을 부착함으로써 구체적인 실시예에서 성취된다. 이러한 유리 보호의 더욱 개선된 기능은, 도 4a 및 도 4b의 예처럼 웨이퍼 레벨 광학 소자를 추가함으로써 성취될 수 있다.

도 4a는, 카메라 모듈 부품에 연결된 와이어 본드를 포함하는 예시 카메라 모듈을 개략적으로 나타낸다. 도 4b는, 플립칩(flip-chip)을 포함하는 예시 카메라 모듈을 개략적으로 나타낸다. 도 4b에서 개략적으로 도시된 예시 카메라 모듈은, 열적 압축 또는 열 초음파 프로세스를 사용할 수 있다. 이것들은, 예시적인 실시예에서 기술되고, 참조로 포함되는 미국 특허출원 제13/445,857에서 더욱 상세하게 기술된다.

다양한 실시예에 따른 자동 초점 및 광학 줌 카메라 모듈에서, 왜곡 보정 부품, 색수차 보정 부품, 휘도, 색차, 및/또는 휘도 또는 색차 콘트라스트 개선 부품, 블러(blur) 보정 부품, 및/또는 확장 심도(EDOF; extended depth of field) 및/또는 광역 또는 고명암비 (EDR 또는 HDR; extended or high dynamic range) 부품들과 같은 프로세서 기반 부품.

또 다른 예가 도 5a 및 도 5b에 개략적으로 도시되어 있고, 또한 참조로 위에 포함된 13/445,857 미국 특허출원에서 상세하게 기술되어 있다.

도 5a 및 도 5b는, 단면도 및 평면도로 각각 도시된 구체적인 실시예에 따른 카메라 모듈의 구조적인 부품의 예를 포함한다. 평평한 기판은 도 5a 및 도 5b의 카메라 모듈의 베이스(base)를 형성한다. 기판의 목적은, 구조적 지지부를 제공하는 것이고, 아주 적합한 물질은, 금속(예를 들어 티타늄), 세라믹(예를 들어 알루미나) 및 베이클라이트(Bakelite)와 같은 하드 폴리머(hard polymer)를 포함한다. 기판 물질은 성형될 수 있으며, 하나 이상의 다른 방법이 기판 내에 관통 홀의 배열을 제조하는데 사용될 수 있다. 구체적인 실시예에서, 이러한 관통 홀은, 카메라 모듈에 전기적 접속을 제공하는 구조물의 일부로서 전도성 물질로 완전히 또는 부분적으로 최종적으로 충전된다. 기판이 카메라 모듈의 전체 높이에 기여하기 때문에, 기판은 매우 얇지만 충분히 단단하다. 계수(modulus) 및 파괴 인성을 포함한 기판의 기계적 물질 특성은, 구체적인 실시예에서 주의 깊게 선택된다. 기판은, 약 200㎛ 두께가 될 수 있으며, 약 50㎛와 400㎛ 사이의 범위에 있는 두께를 가질 수 있다.

이미지 센서와 커버 글래스는, 도 5a 및 도 5b에 도시된 예시적인 실시예에서 기판의 대략 중앙부 상에 결합되어 있다. 이미지 센서는, 접착식 결합부 또는 자석식 결합부를 사용하거나, 하나 이상의 클립 또는 상보적인 슬라이드 또는 트위스트 고정식 부품을 사용하거나, 정적 접착제, 열적 또는 압착 수축 또는 팽창 피팅 등을 이용한 피팅 결합부를 사용하여 기판에 부착될 수 있다. 본 예에서, 기판의 나머지 영역의 상당한 부분가 연성 회로에 부착된다. 부착 방법은, 접착식 결합부이나 방금 언급한 방법 중 하나 등이 될 수 있다. 연성 회로는, 구체적인 실시예에서, 폴리이미드와 같은 연성 중합체 물질의 표면 상에 및/또는 그에 내장된 구리 또는 다른 금속 또는 전도성 폴리머로 형성된 얇은 전도성 배선을 포함할 수 있다. 개구부 및 다른 특징은, 구리 배선에 접속을 제공하여 전기적 연결을 하는데 사용될 수 있다.

도 5a 및 도 5b의 예에 도시된 바와 같이, 연성 회로는, 평면 영역에 이미지 센서보다 작은 개구부가 있다. 이는, 이미지 센서 상의 결합 패드를 연성 회로에 의해 덮도록 연성 회로를 이미지 센서 상에 배치할 수 있게 한다. 이런 방식으로, 이미지 센서의 결합 패드와 연성 회로의 적절한 영역 사이의 전기적 연결이 이루어질 수 있다. 여러 가지 실시예에 따라 선택의 폭이 넓은 방법과 물질을 사용하여 예를 들어 전도성 접착제, 열압착 결합, 솔더 접합, 및 초음파 용접을 포함한 그러한 접합을 가져온다.

이미지 센서는, 연성 회로에 전기적으로 연결되거나 연결될 수 있어서 구체적인 실시예에 따른 연성 회로의 배선을, 능동 소자 및/또는 수동 소자들을 포함할 수 있는 다른 영역에 전기적으로 연결하는데 사용할 수 있게 한다. 능동 소자 및/또는 수동 소자들은 설립된 방법 및 기술들을 사용하여 다양한 실시예의 연성 회로에 부착되어 연결될 수 있다. 도 5a 및 도 5b에서, 3개의 수동 소자들이 10개의 결합 패드와 8개의 관통 홀 솔더 상호연결부와 함께 카메라 모듈에 포함되어 있지만, 이러한 개수와 위치와 형태 및 크기는 예시로서 제공되며 많은 변형이 가능하다.

카메라 모듈과의 외부적인 전기적 연결을 하는 것은, 구체적인 실시예에서, 연성 회로의 적합한 영역과의 전기적 연결을 포함한다. 설계에 의해, 이러한 영역은 기판의 관통 홀 상에 안성맞춤으로 배치된다. 도 5a 및 도 5b가 이러한 전기적 연결선을 위한 구리 필러(pillar)를 나타내더라도 전기적 연결선은, 솔더 필러, 적층형 스터드 범프, 전도성 접착제 및/또는 딥 액세스 와이어 결합부(deep access wire bond)를 포함한 다양한 물질과 구조로 형성될 수 있다. 다른 실시예는, 용수철이 달린 소자 및 포고 핀과 같은 기계적인 구조를 포함할 수 있다. 솔더 필러가 사용되는 경우에는, 솔더 리플로우 시에, 주변부가 반구체로 형태를 변경하여 카메라 모듈의 외부 접속이 볼 그리드 어레이(ball grid array)와 유사한 반도체 패키지를 위한 상호연결부와 유사하다. 도 5a와 도 5b에 도시된 이러한 예시적인 구조가 평평한 연성 회로를 포함하지만, 다른 실시예에서는 FPC가 하나 이상의 경미한 굴곡이 있고, 다른 실시예에서는 FPC가 U자 형태로 구부러진다.

도 5a 및 도 5b는, 이미지 센서 결합 패드가 연성 회로의 하면과 같은 동일한 레벨에 있지만 다른 실시예에서는 상쇄되는, 기판의 홈부에 배치된 이미지 센서를 개략적으로 나타낸다. 이러한 정합의 세부 사항에 대한 약간의 수정은, 결합 패드에 연성 회로를 부착하여 연결하는데 사용되는 접합 매질의 두께를 고려할 수가 있다.

카메라 모듈 개요 예시

도 6a 내지 도 6c는, 예시적인 부감도 예에서 이미지 센서 및 광학적 열 부품과 함께 포함될 수 있는 임의의 부품을 포함한 카메라 모듈의 일례의 분해도, 부감도, 및 측면도를 각각 나타낸다. 도 6a에 도시된 다른 부품은, EMI 차폐막 또는 EMI 하우징(601), 누광 차단판(602), 렌즈 배럴 브라켓(603), 액추에이터 및 렌즈 배럴 어셈블리(604), 청색 유리 또는 다른 IR 필터 부품(특히 실리콘 센서 실시예의 경우)(605), 센서 부품(606)(버스 커넥터로 연성 인쇄 회로(FPC)에 접속된 것으로 도시됨), 및 하부 스폰지(607)를 포함한다.

모듈 크기는 각 변이 10㎜보다 작고, 구체적인 실시예에서 각 변이 9㎜보다 작고, X, Y 방향(광 경로에 수직되는 이미지 센서의 평면)에서, 구체적인 실시예는 8.6㎜이거나 EMI 테이프 없이 8.5㎜와 대등할 수 있고, Z 방향(센서 평면에 수직되는, 광 경로와 평행)에서, 구체적인 실시예는 8㎜보다 작거나 7㎜보다 작을 수 있고, 구체적인 실시예에서 예를 들어 EMI 테이프 없이 6.315㎜와 같이, 6.5㎜ 또는 6.4㎜보다 작거나, 예를 들어 6.215㎜와 같이 EMI 테이프 없이 6.3㎜보다 작을 수 있다.

이하, 하나 이상의 도 7 내지 도 14b를 참조하여 대부분의 부품(601 내지 607)를 설명하기로 하고, 도 6a 내지 도 6c를 참조하여 여기에 단지 간략하게 요약한다. 누광 차단판(602)은, 도 6a의 예에서, 카메라 모듈의 물체측 단부에서 정의된 초점 조절 개구(608)의 직경을 개략적으로 외부 배플 직경을 갖는 것처럼 도시되어 있다. 내부 배플 직경은, 임의의 노광을 갖는 카메라에 의해 포획될 이미지를 통과할 수 있게 할 만큼 크지만, 원하지 않은 광을 차단할 만큼 작다. 또 다른 실시예에서, 누광 차단판(602)의 외부 직경이 개구(608)보다 클 수 있지만, 차단판(602)을 겹치는 EMI 하우징 물질이 EMI 하우징(601)의 나머지보다 훨씬 얇을 수 있거나 차단판을 겹치는 EMI 하우징 물질은, 예를 들어 도 1 또는 도 3의 예의 렌즈 어셈블리의 이동을 그 범위의 단부까지 허용하기에 충분한 어느 경우에도 올려질 수가 있다. 구체적인 실시예에 따른 누광 차단판(602)은, 초점 조절 개구(608)에서 EMI 하우징을 보충하는 EMI 차폐 특성을 갖고 있다.

IR 필터(605)는, 도 6a에서, 끼워지거나 연결되거나 센서 상에 배치되거나 센서에서 약간 떨어져 있는, 분리된 부품으로서 도시되어 있는 반면에, 상기한 바와 같이, IR 필터(605) 또한 웨이퍼 레벨에서 센서와 함께 형성되고 공동 벽들에 의해 공동을 형성하도록 센서에 결합되는 한편, 선택적으로 또한 이미지 센서에 가장 가까운 렌즈, 예를 들어 L5가 또한 상기한 실시예에서 센서와 IR 필터와 함께 웨이퍼 레벨에서 형성된다.

상기 스폰지(607)는, 도 6a의 예에서 U자 형태가 될 수 있고 4측면이 될 수 있는 L자 형태로 도시되어 있으며, 제5면은, FPC를 간신히 통과하거나 그 아래로 돌출할 수 있게 하여 예를 들어 도 6a의 예를 포함한 구체적인 실시예에서 하부 스폰지의 상면과 대략 동일 평면에 있는 공간을 가질 수 있다. 이것들이 FPC에 연결할 수 있는 브라켓의 하면에서부터 이것들이, 자동 초점을 위해 렌즈를 이동하도록 액추에이터를 활성화하고 제어하는 액추에이터 패드에 연결할 수 있는 브라켓의 상면까지 이어지는 전도성 트레이스(609A, 609B)가 또한 도시되어 있다.

전자기적 간섭( EMI ) 하우징

도 7은, 예를 들어 복수의 렌즈와 MEMS 액추에이터를 포함한 광학 트레인을 포함한 렌즈 및 MEMS 액추에이터 어셈블리(704)와 같은 광학 및 전자식 부품을 물리적으로 포함하는 EMI 하우징(701)을 포함하는 본 발명에 따른 자동 초점 카메라 모듈의 일례의 분해도를 개략적으로 나타낸다. EMI 하우징(701)은 그 내에 포함된 부품을 위한 전자기 간섭(EMI) 차폐막의 역할을 한다. 일 실시예에서, EMI 하우징은 전도성 또는 반전도성 물질로 형성되거나, 폴리머 또는 다른 절연성이 있고 내구성이 있는 프레임 상의 전도성 또는 반전도성 층을 포함한다. 도 7의 예시적인 자동 초점 카메라 모듈의 EMI 하우징(701)은 또한, 둘러싸인 렌즈 배럴, 또는 광학적 열의 물체측 단부에 있는 적어도 하나 이상의 렌즈가 카메라 모듈의 물체측 단부에 있는 초점 조절 개구를 통해서 이동하는 것을 유리하게 허용한다.

EMI 기능이 있는 누광 차단판

누광 차단판(702)은, 예를 들어 전도성 접착제와 같은 접착제를 사용하여 본 예시적인 실시예의 하우징(701)의 외측과 연결된다. 누광 차단판은, 카메라 모듈의 광 경로에 평행한 Z 방향에서 개구(708)와 겹치는 EMI 특성부(702A)를 가질 수 있다. 누광 차단판에 형성된 개구(702B)는 EMI부(702A)에 의해 둘러싸이는 한편, Z 방향에서 EMI 하우징(701)의 물질과 겹치는 외측부(703C)는 EMI 특성을 갖거나 가지 않을 수 있다. 도 6a의 예에서 도시된 바와 같이, 또 다른 방법이, X-Y 평면에서 정합되어 원하는 노출과 선명성의 이미지를 카메라 모듈에 의해 포획할 수 있게 하는 동안에 자동 초점 검색과 같은 초점 맞춤 동작에서 광학적 열의 가동 렌즈 또는 렌즈들 또는 렌즈 배럴의 외향 이동을 허용하는 Z축에 따른 위치에 있는 누광 차단판(602, 702)을 연결하는, 즉 누광 차단판(602, 702)을 가동 렌즈 또는 렌즈 또는 렌즈 배럴의 물체측 최단부에 연결하는 것이라면, 외측부(703C)는 선택적이다.

구체적인 실시예에 따른 누광 차단판(702)은, 예를 들어 전도성 접착제와 같은 접착제 또는 대안적으로 하나 이상의 수동 정합 클립 또는 그 결합물을 사용하여 EMI 하우징의 상면에 연결한 것처럼 도 7의 분해도에 개략적으로 도시되어 있다. 누광 차단판은, 카본 페더, 또는 2D 카본 또는 그래핀, 또는 얇은 전도성 폴리머, 또는 금속, 또는 전도성 층과 절연체의 결합물과 같은 한 층의 전도성 물질을 포함할 수 있거나, 대안적으로 누광 차단판(702)은, 들어 올려져 렌즈 배럴의 이동을 할 수 있게 하거나 각기 접착제 또는 클립으로 부착될 수 있다는 점을 제외하고 EMI 하우징과 같은 동일한 물질로 형성될 수 있다. 누광 차단판(702)은 카메라 개구를 정의할 수 있거나 카메라 모듈의 개구를 구속하거나 둘러쌀 수 있거나, 그렇지 않으면 원하는 노광을 보내주는 동안에 제1 개구를 통해 카메라 모듈에 들어가거나 나가는 바람직하지 하지 않은 미광을 차단할 수 있다.

도 8은, EMI 하우징이 렌즈 및 MEMS 액추에이터 어셈블리에서 분리되지 않은 도 7의 카메라 모듈을 나타내며, 그리고/또는 렌즈 및 MEMS 액추에이터 어셈블리에 연결된 EMI하우징을 나타낸다. EMI 차폐 특성을 갖는 카본 페더 또는 다른 전도성 물질을 포함할 수 있는 누광 차단판(802)과 분리된(설명을 위해) EMI 하우징(701)이 도 8에 도시되어 있다.

도 9는, EMI 하우징(901)의 외부면에 누광 차단판(902)이 부착된 EMI 하우징(901)을 포함한 도 7 및 도 8의 카메라 모듈을 나타낸다. 도 9의 누광 차단판(902)은 구체적인 실시예의 카메라 모듈을 위한 개구를 정의하고, 다른 실시예에서는 EMI 하우징(901)의 더 큰 초점 조절 개구(608)(도 6a 참조) 밖에 놓인 노출 영역의 크기를 적어도 줄여서 내부 카메라 모듈 전자장치를 둘러싸는 영역 중 더 작은 영역이 EMI 차폐 물질로 보호되지 않은 상태가 된다.

전도성 트레이스 액추에이터 제어

도 10a 및 도 10b는, 구체적인 실시예에 따른 자동 초점 카메라 모듈을 위한 EMI 하우징(1001)의 평면도 및 저면도를 개략적으로 나타낸다. 도 10a 및 도 10b의 EMI 하우징(1001)은, 외부 표면에 EMI 코팅(1002)이 있는, 예를 들어 내구성이 있는 폴리머 또는 플라스틱 물질로 형성된 절연성 프레임을 가질 수 있다. 한편, 하우징(1001)은, 전도성 또는 반전도성 프레임 상의 절연성 층을 가질 수 있거나, 일반적으로 전도성 또는 반전도성일 수 있지만, 트레이스(1003)는, 절연성 트레이스 상에 전도성 트레이스를 제공하거나 프레임(1004)의 구조적인 부품 또는 하우징(1001) 내의 브라켓(1004) 내에 절연성 튜브를 제공함으로써 전도성 프레임과 전기적으로 절연된다.

도 10a에서 도시된 예의 EMI 하우징(1001)은, 외부면 상의 EMI 코팅(1002)을 갖고 있다. 도 10b는, EMI 하우징(1001)의 내부면을 따라 제공된 전도성 트레이스를 나타낸다. 전도성 트레이스(1003)는, 카메라 모듈의 전자식 액추에이터 부품을 구체적인 실시예에 따른 전자 패드 또는 인쇄 회로에 연결하도록 구성된다. 본 실시예에서 하우징 부품(1001)의 물질이 비전도성이기 때문에, 전도성 트레이스(1003)는, 본 예의 EMI 코팅 물질(1002)과 전기적으로 절연된다. 트레이스(1003)는, 조립된 카메라 모듈의 물체측 단부에서 한 쌍의 액추에이터 콘트롤 패드와 연결할 수 있다. 카메라 모듈의 센서 단부에서, 전도성 트레이스는 FPC 접촉 패드와 연결할 수 있다. 하우징(1001)의 내부 구조물(1004)은, 내장될 수 있거나 외부 하우징(1001)과 함께 형성되거나, 도 6a의 예에서 도시된 브라켓(603)과 같은 분리된 브라켓 부품이 될 수 있고, 예를 들면 Panasonic에 의해 MIPTEC(microscopic integrated processing technology) 브라켓이 사용될 수 있거나 한 쌍의 전기식 트레이스를 갖는 또 다른 성형 프레임이 사용될 수 있다.

도 11a 및 도 11b는, 센서 부품(1107)와 연결되며 정합되거나, 센서 부품(1107)(예를 들어 도 2b의 예)와 연결되도록 구성되는 렌즈 배럴(1104)을 포함하는 구체적인 실시예에 따른 자동 초점 카메라 모듈의 사시도 및 분해도를 개략적으로 나타낸다. 본 실시예의 렌즈 배럴(1104)은, 그 위의 전도성 트레이스(1102)를 갖는 브라켓(1101) 내에서 적어도 부분적으로 둘러싸여 있다. 본 실시예의 전도성 트레이스(1102)는, 보호성 EMI 하우징(도 11a 및 도 11b에서 미도시됨)으로 패키징될 수 있는 브라켓(1101)의 외부면을 따라 이어진다. 다른 실시예에서, 전도성 트레이스(1102)는 또한 센서 부품 또는 센서 부품 하우징 또는 렌즈 배럴(1104)의 외면을 따라 또는 (예를 들어 참조로 포함되는 US20110230013 또는 20080157323에서와 같이 열적 비아(via) 또는 관통 실리콘 비아 또는 전도성 비아 또는 구리 비아를 사용하여) 센서 하우징 또는 센서를 통과하여 부분적으로 이어진다. 전도성 트레이스(1102)는, 전자식 액추에이터 부품(1105)의 접촉 패드(1103)를 구체적인 실시예에 따라 연성 인쇄 회로(1107) 또는 인쇄 회로 기판(1107)의 접촉 패드(1106)에 연결한다.

스폰지 완충형 시스템

도 12는, 하나 이상의 스폰지(1210)를 포함한 쿠션형 또는 스폰지 완충형 카메라 모듈의 분해도를 개략적으로 나타내고, 예를 들어 4개의 스폰지(1210)는, 예를 들어 도 6a 내지 도 11을 참조하여 상기한 바와 같은 EMI 하우징을 포함할 수 있는 하우징(1201)과, MEMS 또는 다른 가동 렌즈 구동형 자동 초점 카메라 모듈(1205)의 자동 초점 광학적 부품 사이에 배치되어 도시된다. 하우징(1201)은, 하나 이상의 스폰지(1210)의 압축에 의해 완충되고 내부 모듈(1205)에 전달되지 않는 외부 충격에 따라 내부 카메라 모듈(1205)에 독립하여 움직이도록 구성된다. 구체적인 실시예에서, EMI 하우징(1201)의 4측면 각각에서 스폰지(1210)가 구비된다. 구체적인 실시예에서 유리하게도, 스폰지(1210)는, 광 경로 방향 또는 Z 방향에서 내부 모듈(1205)을 겹치지 않고, 이로써 광 모듈(1205)의 전체 Z축 높이에 추가하지 않지만, 광 경로의 Z 방향에서 충격을 완충하여 준다.

도 12의 예에서, 각각이 6개의 직사각형 면을 갖는 직육면체 또는 3쌍의 평행한 면을 갖는 것과 같은 스폰지(1210)가 도시되어 있다. 하지만, 하나 이상의 스폰지(1210)는, 6면보다 많거나 작은 면을 갖고/갖거나 하나 이상의 곡면 및/또는 계단면을 갖는 것과 같이 다르게 형성될 수 있다. 예를 들면, 하나 이상의 스폰지(1210)는, 자이로스코프, 가속도계, 또는 방향 센서와 같은 수동 또는 능동 소자들, 또는 면이나 다른 물체 검출, 트래킹 및/또는 인식과 같은 이미지 분석 또는 이미지 프로세싱을 위한 하드웨어 가속 부품을 위해 또는 규칙적이거나 불규칙적인 크기 및 형태, 또는 수동 또는 능동 정합 특징을 갖는 자동 초점 디지털 카메라 모듈 부품 또는 카메라 모듈을 수용하기 위해 컷아웃(cutout)을 포함할 수 있다. 스폰지는, 예를 들면, 카메라 모듈 하우징(1201)이 비좁게 내장된 장치에 다른 부품과 함께 설치하도록 형성되는 구체적인 실시예에 따른 하우징(1201)의 불규칙한 내부면 형태에 맞도록 형성될 수 있다.

복수의 스폰지는, 어느 방향에서든지 겹치거나 겹치지 않을 수 있는 하나 이상의 면 각각에서 사용될 수 있다. 예를 들면, 인쇄 회로, 이미지 센서, 및/또는 프로세서를 MEMS 액추에이터 접촉 패드, 또는 박형 배터리 또는 다른 전기적 부품을 연결하는 전기 전도성 트레이스는, 한 쌍의 절반 또는 부분 스폰지 사이에 배치될 수 있다.

또 다른 선택적인 스폰지(1211)는, 이미지 센서에 가깝지만 광학적 모듈(1205)의 광학에서 활성 이미지 센서 평면의 맞은편이 되는 카메라 모듈의 건너편에서 포함되어 있다. 카메라 모듈(1205)은, 센서 단부에서 구체적인 실시예에 따른 연성 인쇄 회로(FPC)에 연결될 수 있고, 선택적인 하부 스폰지(1211)는 FPC의 양측에서 카메라 모듈을 완충할 수 있다. 하부 스폰지(1211)는, 유리하게 얇거나, 카메라 모듈의 얇은 옆모습을 유지하도록 완전히 제외되는 한편, 도 14a 내지 도 14c를 참조하여 더욱 상세히 후술하는 하는 바와 같이, 완충 해면질과 광학적 모듈(1205)에 대해 X-Y 스폰지(1210)와 하우징(1201)의 배열은, 카메라 모듈의 광축 또는 Z 축을 따라 가해질 수 있는 낙하 또는 예기치 않은 외력과 같은 충격 또는 흔들림으로부터 카메라 모듈을 충분하게 보호하는 역할을 여전히 담당한다. 또 다른 대안적인 실시예에서는, 광 경로를 따라 여러 지점에 예를 들어 렌즈 부품 사이에 스폰지가 포함될 수 있고/있거나 상기한 누광 차단판은, 이미지 광선이 이미지 센서로 가는 도중에 차단되지 않도록 개구를 포함하는 EMI 코팅 또는 EMI 층과 함께 스폰지 층을 포함할 수 있다.

카메라 모듈의 EMI 하우징(1201)의 내부에 부착된 스폰지 같거나 그 밖의 연성 물질을 사용하면, 모든 3개 공간 방향의 외부 환경으로부터 흔들림과 충격을 흡수할 수 있다. 한편, 부드럽거나 스폰지 같은 물질은, 하우징(1201)의 하나 이상의 벽 내에 또는 하우징(1201)의 2개의 부품 또는 물질 사이에, 예를 들어 하우징(1201)의 EMI 부품과 절연성 부품 사이에 제공될 수 있거나, 절연성 부품 자체가 충격이나 흔들림을 방지하거나 약화시키는 역할을 하는 한편, 또한 하나 이상의 전도성 트레이스를 어떠한 EMI 차폐 물질의 부족함 없이 하우징을 따라 연장할 수 있게 한다. EMI 하우징의 내부와 카메라 모듈(1205) 사이에 부착된 스폰지 또는 그 밖의 연성 물질을 사용하면 외부 환경으로부터 모듈 하우징(1201)에 충격을 주는 힘에 의한 하나 이상의 부품의 고장을 유리하게 방지한다.

도 13a 및 도 13b는, 구체적인 실시예에 따른 쿠션형 또는 스폰지 완충형 카메라 모듈의 조립도 및 부분 분해도를 각각 개략적으로 나타낸다. 외부 EMI 하우징(도 13a 및 도 13b에 도시되지 않지만, 도 9의 예의 누광 차단판에 연결되거나 되지 않는 EMI 차폐막을 도 12a에서 참조)은, 전자기 간섭, 먼지, 지문 등으로부터 뿐만 아니라 물리적 충격과 흔들림으로부터도 보호되는 도 13a의 조립도에서처럼 카메라 모듈을 패키징하도록 조립될 수 있다.

도 14a는, 구체적인 실시예에 따른 x-y-z축 압축 스폰지 완충 카메라 모듈의 단면도를 개략적으로 나타낸다. EMI 차폐막(1401) 바로 안쪽에 스폰지(1402)가 있다. 4개의 스폰지가 있을 수 있으며, 즉, 도 14a의 단면도에서 내부 모듈(1404)의 왼쪽 및 오른쪽에 보이고, 수평 차원(X 또는 Y)에서 겹치고 더 얇은 크기를 갖는 2개의 스폰지(1402)를 포함한 도 14a의 예시적인 카메라 모듈의 4개 평면 각각에 한 개씩 스폰지가 있다. 도 14a의 단면도에서는, 얇은 치수의 스폰지가 카메라 모듈의 광학 Z축에 수직이 되는 한편, 본 예의 스폰지(1402)는 다른 2개의 공간 차원에서 더 길다. 도 14a의 카메라 모듈의 내부 광학 장치 및 전자장치의 양쪽에 1개의 스폰지(1402)가 배치된다. 3개 또는 2개 또는 1개를 포함한 다른 개수의 스폰지가 있을 수 있거나, 2면을 각각 보호하는 1개 또는 2개의 L자형 스폰지가 있을 수 있거나, U자형 스폰지 또는 사각형 스폰지와 같은 3면형 또는 4면형 스폰지가 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 하부 스폰지(1403)는 최소 두께로 제공된다. 도 14a, 도 14b, 및 도 14c에 도시된 실시예에서, 유리하게도, Z축 높이에 두꺼운 스폰지를 추가하지 않고도 Z축 방향의 충격 및 흔들림이 흡수된다. 구체적인 실시예에서, 하부 스폰지(1403)의 두께 때문에 바람직하지 못한 Z축 높이가 증가되지 않는다. EMI 하우징(1401)과 카메라 모듈의 내부 부품(1404) 사이에 배치된 스폰지 물질에서 충격을 흡수하도록 압축되는 측면 스폰지(1402)의 유리한 설계 때문에 Z축 충격 및 Z축 흔들림이 흡수된다.

도 14b는, EMI 하우징(1401)과, Z 방향에서 EMI 하우징과 겹치는 성형된 브라켓(1408) 사이에 제공되는 유리한 스폰지 z축 압축 간극(1405A,1405B)을 특징으로 하는 구체적인 실시예에 따른 스폰지 완충 카메라 모듈을 개략적으로 나타낸다. 하나 이상의 Z축 깊이 간극(1405A,1405B)이 또한 제공되는 Z 방향에서 하우징(1401)이 브라켓(1408)을 겹치는 하나 이상의 다른 그러한 위치가 있을 수 있다.

물체측 단부에서 전술된 누광 차단막(602,702,802,902)은, 이미, 하나 이상의 가동 자동 초점 렌즈의 운동을 수용하는 광학적 열(1404)의 물체측 단부에 있는 제1 렌즈 면에서 더 멀리 배치되어 있다. 하나 또는 두 개의 스폰지(1402)가 Z 충격을 흡수하도록 압축됨에 따라 하우징(1401)이 Z 방향을 따라 이동할 수 반면에, Z 충격이 너무 커서 스폰지(1402)를 Z 방향으로 스폰지 압축 간극(1405A)보다 더 많이 압축하는 한, 이러한 압축 운동 동안에 하우징(1401)과 내부 모듈(1404) 사이에서 접촉이 이루어지지 않는다. 초기의 스폰지 z축 길이(1406)는, 도 14b에 도시되어 있고, 이러한 간극(1405A,1405B)을 결합하여 설계되어 구체적인 실시예에 따른 보호 탄성을 최적화한다.

내부 모듈(1404)의 마지막 물체측 단부 면과 누광 차단판 사이에 제공되는 공간 크기는, 가동 렌즈 그룹이 자동 초점 범위의 가장자리까지 연장할 수 있도록 할당된 공간과 결합하여 결정된다. 예를 들면, 누광 차단판은, 초점 범위의 최극단에서 카메라 모듈의 마지막 물체측 단부 면의 위치로부터 간극(1405A)만큼 이격될 수 있다. 이것은, 카메라 설계에 따라 달라질 수 있고, 예를 들어 고정식 외부 렌즈 그룹(G1)을 갖는 도 2a의 설계에서, 더 작은 개구를 갖는 하우징 자체 또는 누광 차단판은, 단지 스폰지 압축 간극(1405)만큼 렌즈(L1)의 가장 물체 방향 면으로부터 이격될 수 있는 반면에, 도 1의 설계와 같은 다른 실시예에서는, 스폰지 압축 간극(1405A)이 L1의 가장 물체 방향 면으로 최장 연장된 위치에 추가된다. 하우징(1401)이 브라켓(1408) 또는 내부 모듈(1404)의 어느 부분이든지에 접촉하지 않고 스폰지(1402)가 충격을 흡수하도록 충분히 압축될 수 있는 스폰지 압축 길이(1405)만큼 하우징(1401)이 브라켓(1408) 쪽으로 및/또는 내부 모듈(1404)의 부품 쪽으로 독립적으로 상대적으로 이동할 수 있는 다양한 간극이 제공될 수 있다.

구체적인 실시예에서, 하우징(1401)은 다른 쪽보다 연성 인쇄 회로가 카메라 모듈에 연결된 쪽에서 더 짧다. FPC 쪽의 하우징(1401)의 하면부는, FPC와 접촉 없이 FPC 쪽으로 하우징(1401)의 이동을 수용하도록 적어도 스폰지 압축 간극(1405)만큼 FPC로부터 이격되어 있다. 카메라 모듈의 다른 3면은, 어느 것에 접촉하지 않고 이동하도록 간극이 있다. 하우징(1401)은, 하우징의 내부면에서 그 내에 하나 이상의 개구 또는 컷아웃 또는 계단형 컷을 형성함으로써 내부 브라켓(1408)의 하나 이상의 클립(1409)에 연결될 수 있다. 구체적인 실시예에서, 스폰지(1402)는, 하우징(1401)이 연결될 때 약간 압축되고, 하나 이상의 클립(1409)이 도 14a 내지 도 14c에 도시된 예처럼 하우징(1401)의 하나 이상의 해당하는 개구에 걸쇠를 걸거나 결합할 때 브라켓(1408)과 내부 모듈(1404)과 수동적으로 정합된다. 도 14b에서, 예를 들어 또 다른 클립(1409)이 대안적인 실시예에 포함될 수 있고, 예를 들어 브라켓(1408)이, 하우징(1401)의 3개의 개구에 결합되는 3개의 클립(1409)을 갖도록 클립(1409)이 후면에 구비된다. 하우징의 각 개구는, 하우징(1401)과 브라켓(1408) 특히 클립(1409) 사이에서 상대적인 운동을 수용하는 간극(1405B)을 포함한다.

다른 실시예에서는, 인쇄 회로 또는 센서 기판 또는 다른 가장 가까운 부품 차단에 대해 스폰지 압축 동안에 Z 방향으로 운동을 허용하도록 이미지 단부 또는 센서 단부에서(또는 도 14b의 하부면에서) 하우징(1401)이 단축될 수 있다. 스폰지(1402)가 Z 충격으로 인해 압축될 때 EMI 차폐 하우징(1401)이 자유롭게 이동할 수 있는 하우징 간극(1405B)이 도 14b에 도시되어 있다. 간극(1405B) 아래에서, 브라켓(1408)(도 6a의 브라켓(603) 또는 도 11b의 브라켓(1101)을 참조)은, 예를 들어 간극(1405B) 아래의 카메라 모듈의 외부 직경에서 하부 하우징 세그먼트와 접촉하는 클립(1409) 또는 구부러지거나 기울어진 돌출부과 함께 구성될 수 있다.

한편, 하우징(1401) 아래의 카메라 모듈의 직경은 모든 나머지의 방식에서 줄어들 수 있다. 간극(1407)이, 하우징(1401)의 전체 규모의 X-Y 평면 둘레에 연장될 수 있거나, 하우징의 인접부는, 내부 카메라 모듈(1404)에 충격을 주지 않는 스폰지(1402)의 압축과 함께 외부 하우징(1401)을 이동할 수 있게 하는 여러 가지 조합으로 센서 기판 또는 FPC 주위에 또는 센서 기판 또는 FPC를 통해서 유사한 간극 또는 후술하는 간극을 가질 수 있다.

도 14c는, 스폰지가, 유리하게 상조적인 카메라 모듈 구조의 구체적인 실시예에 따른 자유 길이(1406)에서 단축된 압축 스폰지 z축 길이(1407)가 될 때 간극(1405A,1405B)까지 이어진 하우징(1401)을 보여주는 Z 방향 압축 전/동안의 도 14b의 카메라 모듈을 개략적으로 나타낸다. 내부 카메라 모듈(1404) 또는 브라켓(1408)의 물체측 단부와, 겹쳐지는 하우징 부분(1401)의 사이에, 즉, 클립 개구의 상부에서 클립(1409)과 하우징(1401)의 사이에 간극(1405A)과, 예를 들어 FPC와 하우징(1401)의 하부 사이와 같은 잠재적인 다른 위치에 간극(1405B)인, 간극(1405A,1405B)들을 허용함으로써, 내부 모듈(1404)은, 스폰지(1402)의 면내 해면질 또는 부드러움을 사용하여 유리하게 흡수되는 Z 충격 때문에 손상이나 성능 오류가 유리하게 방지되는 한편, 동일한 스폰지(1402)의 해면질과 부드러움 및 x-y 평면 차원의 넓은 면적을 사용하여 X 충격과 Y 충격이 또한 흡수된다.

내부 모듈(1404)의 외쪽과 오른쪽에 도시된 2개의 스폰지의 압축 조건에서 도 14c의 카메라 모듈이 도시되어 있다. 예를 들면, 중요한 부품을, 카메라 모듈의 광 경로에 평행하거나 도 14c에서 수직인 Z 방향으로 향하게 하는 외부 충격은, 도 14b의 자유 길이(1406)에서 도 14c의 압축된 길이(1407)로의 스폰지 압축에 의해 완전히 흡수된다. 상기 외부 하우징(1401)은 카메라 모듈의 바람직한 설계 때문에 브라켓(1408)에 접촉하지 않고 브라켓(1408)에 대해 브라켓(1408) 쪽으로 이동하며, 구체적인 실시예에 따라 도 14a 내지 도 14c에 개략적으로 도시되어 있다.

하우징(1401)의 오른쪽에 도시된 개구에 걸쇠로 잠그는 브라켓(1408)의 1개의 수동 정합 장치(1409)에 대해, 도 14c의 수동 정합 개구의 상면부를 형성하는 하우징 물질은, 브라켓(1408)과 클립(1409)에 대해 간극(1405B) 안으로 이동하여 클립(1409)에서 하우징(1401)과 브라켓(1408) 사이의 무접촉을 초래한다. 왼쪽(1410B), 오른쪽(1410C), 및 뒤쪽(1410D) 상의 카메라 모듈의 하부의 하우징(1401)의 3면은, 그것들을 접촉하는 것이 없는 카메라 모듈에 Z 방향 충격이 가해진 후의 압축 동안에 센서 모듈의 하부 층(1411) 아래로 각각 이동한다.

외부 충격이 이미지 센서와 작동 동안에 이미지 센서에 연결되는 FPC에 대해 하우징(1401)의 제4쪽을 움직이게 할 때 하우징의 제4족의 하부 가장자리와 접촉하자마자 손상을 받지 않고 이미지 센서에 연결된 연성 인쇄 회로(FPC)가 디지털 이미지 데이터, 메타 데이터, 명령어, 및/또는 전원 또는 다른 카메라 모듈 전자식 연결을 포함한 신호를 전송할 수 있도록, 그리고 이미지 센서 부품에서 또는 근처에서, 예를 들어 비교적 높은 제4쪽(예를 들어 도 12 참조) 아래에 또는 하우징(1401)의 제4쪽의 구멍을 통해 FPC가 연결되는 카메라 모듈과 가까워지거나 멀어지게 구성될 수 있도록 본 실시예의 카메라 모듈의 제4쪽이 나머지 3쪽보다 더 높은 하면 위치를 갖고 있다.

FPC 연장부

또 다른 실시예에서는, 카메라 모듈의 물체측 단부에 또는 근처에, 또는

센서 부품에 대한 원래의 FPC 연결선으로부터 적어도 상당히 멀리 떨어진 곳에 MEMS 액추에이터 제어 신호에 대한 FPC 전기적 연결선 및/또는 전원 입력 패드가 구비되어 덜 중대한 것에서 액추에이터 접촉 패드에 대한 트레이스 연결선을 포함한다. 도 15a 내지도 15c의 실시예의 FPC는, 센서 부품에 있는 원래의 물리적 및 전기적 FPC 연결선에서부터 카메라 모듈을 둘러 구부러지고 카메라 모듈의 센서 단부에 반대되는 전자 액추에이터 패드에 제2 전기적 연결을 한다. FPC는, 광선의 광 경로를 차단하지 않도록 정합이 충분히 정확하고 그렇지 않으면 도중에 이미지 센서에 충분히 노광된 이미지를 형성하는 액추에이터 패드에 물리적으로 및 전기적으로 연결되는 특별하게 형성된 단부 또는 FPC 연장부를 가질 수 있다.

도 15a 내지도 15c는, FPC가 구부러지기 전의 사시도, FPC가 구부러지는 동안의 부감도, 및 FPC가 구부러진 후의 사시도로 카메라 모듈을 각각 개략적으로 나타낸다. 도 15a에서는, 센서 부품에서 센서 연결부(1502A)에 있는 가요성의 연성 인쇄 회로(FPC)(1502)에 물리적으로 및 전기적으로 카메라 모듈(1501)이 연결된다. 임의의 전자장치(1503)는, 예를 들어, 전자장치(1503)로 채워지고 사이드부(1503A)와 FPC(1502)에 의해 둘러싸인 공간을 한 쪽에 남겨두는 U형 브라켓 또는 내부 EMI 하우징 골조의 사용 때문에 이러한 전자장치가 빈 공간에 들어맞는 사이드부(1503A)에 연결될 수 있다. 가속도계 및/또는 방향 센서는, 빈 공간의 일부분에서 거기에 또한 포함될 수 있다(예를 들어, 동일한 양수인에 양도되고 참조로 포함되는 미국 제61/622,480 및 제61/675,812를 참조). 도 15a의 실시예의 FPC(1502)는 또한, 센서 연결부와 사이드부(1503) 다음에 정확한 정도로 센서 연결부(1502)에서 떨어진 단부 또는 단지 FPC부(1504)가 될 수 있는 FPC 연장부(1504)를 포함한다. FPC 연장부(1504)는, 카메라 모듈의 렌즈 배럴의 이미지 단부에서 액추에이터 패드를 전기적으로 연결하기 위한 2개 이상의 전도성 사이드 패드(1504A)를 포함한다. FPC 연장부(1504) 또는 단부는, 카메라 모듈의 개구를 오버레이(overlay)하여서 원하는 이미지 광선이 카메라 모듈에 들어가는 것을 차단되지 않도록, 그리고 원하지 않는 광선이 광 경로의 중앙부에서 외부 멀리 떨어지게 차단되도록 부분적인, 반원형의, 또는 완전한 컷아웃(1505)을 정의할 수 있다. FPC(1502)는, 대안적인 실시예에서 FPC 단부에 있는 카메라 모듈의 센서 단부에 연결되고, 둥글게 벤딩되어 액추에이터 패드에 연결되며, 액추에이터 연결부(1504)(센서 세그먼트(1502A)에서 도시된 바와 달리)에서 카메라 모듈의 외부에 있는 연결선까지 이어질 수 있다. FPC 연장부(1504)는, 예시적인 누광 차단판(602,702,802,902) 또는 상기한 도 6a내지 도 9의 어느 것처럼 EMI 차폐 특성을 가질 수 있다.

도 16a 및 도 16b는, 도 15a 및 도 15b를 참조하여 앞서 설명한 실시예와 마찬가지로, FPC의 구부러지기 전후의, 구체적인 실시예에 따른 카메라 모듈을 각각 개략적으로 나타낸다. FPC 전도성 패드 컷아웃(1604)과 높은 액추에이터 컨트롤 접촉 패드(1603) 및/또는 전용 물리적 결합 돌출부 및/또는 컷아웃(cut-out)과 같은 액추에이터 단부 상에서 삽입형 및/또는 집게형 갈고리 장치 또는 다른 수동 상보형 장치를 사용하여 카메라 모듈(1602)의 센서 단부에 물리적으로 및 전기적으로 연결하고, 충분한 물리적 결합 안정성을 가지며 액추에이터 접촉(1603)에 전기적으로 연결하도록 FPC(1601)가 구성된다. 액추에이터 패드 전도성 접촉(1604)을 포함하는 동일한 FPC부(1065)는, 예를 들어 도 6a 내지 도 9를 참조하여 설명되고 도 15a 및 도 15b의 실시예와 더욱 유사한 실시예의 누광 차단판(602,702,802,902)의 대안처럼 누광 차단판의 역할을 하거나 누광 차단판에 연결하도록 구성된 개구(1606)를 가질 수 있다. 도 6a 내지 도 9의 실시예뿐 아니라 도 15a 및 도 15b의 실시예에서는, 유리한 자동 초점 범위를 제공하는 렌즈 그룹의 이동을 위한 공간이 Z 방향으로 제공되는 반면에, 그렇지 않으면, 자동 초점 개구를 통해 외부 옵틱이 연장되지 않을 때 외부 옵틱과 자동 초점 개구(예를 들어, 도 7의 개구(708)) 사이의 간극에서 광이 누광된다. 앞서의 실시예와 마찬가지로, FPC부(1605)는, 여러 가지 이로운 점이 있고 여러 가지 기능이 있게 만드는 EMI 차폐 특성을 가질 수 있다.

본 발명의 예시적인 도면과 구체적인 실시예를 설명하고 도시하긴 하지만, 본 발명의 범위가 설명되는 특정한 실시예에 한정되지 않는 것으로 이해해야 한다. 따라서 실시예는 제한적이라기보다 예시적이라고 간주되며, 이러한 실시예에서 당업자에 의해 변형이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 한다.

게다가, 바람직한 실시예에 따라 수행될 수 있고 위에서 설명되었을지도 모르는 방법에서, 작동은 선택된 인쇄상의 순서로 설명된다. 하지만, 순서는, 인쇄상의 편의상 선택되고 그렇게 정리되며, 특정한 순서가 명확히 제시될 수 있거나 당업자가 특정한 순서가 필요하다고 간주하는 경우를 제외하고는 작동을 수행하는 어떤 특정한 순서를 의미하지 않는다.

게다가, 배경, 요약 및 도면의 간단한 설명과 마찬가지로 여기에서 상하 인용된 참조문헌은 참조로 포함되고, 미국 출원 12/213,472, 12/225,991, 12/289,339, 12/774,486, 13/026,936, 13/026,937, 13/026,938, 13/027,175, 13/027,203, 13/027,219, 13/051,233, 13/163,648, 13/264,251, 및 PCT출원 WO2007/110097, 및 미국 특허 6,873,358, 및 RE42,898은 각각 대안적인 실시예를 개시하는 것처럼 실시예의 상세한 설명에 참조로 포함된다.

아래의 특허는 또한, 대안적인 실시예를 개시하는 것처럼 참조로 포함된다.

미국 특허 제8,055,029, 7,855,737, 7,995,804, 7,970,182, 7,916,897, 8,081,254, 7,620,218, 7,995,855, 7,551,800, 7,515,740, 7,460,695, 7,965,875, 7,403,643, 7,916,971, 7,773,118, 8,055,067, 7,844,076, 7,315,631, 7,792,335, 7,680,342, 7,692,696, 7,599,577, 7,606,417, 7,747,596, 7,506,057, 7,685,341, 7,694,048, 7,715,597, 7,565,030, 7,636,486, 7,639,888, 7,536,036, 7,738,015, 7,590,305, 7,352,394, 7,564,994, 7,315,658, 7,630,006, 7,440,593, 7,317,815, 및 7,289,278, 및

미국 특허출원 제13/306,568, 13,282,458, 13/234/149, 13/234,146, 13/234,139, 13/220,612, 13/084,340, 13/078,971, 13/077,936, 13/077,891, 13/035,907, 13/028,203, 13/020,805, 12/959,320, 12/944,701, 및 12/944,662,

미국 공개 특허출원 제20120019614, 20120019613, 20120008002, 20110216156, 20110205381, 20120007942, 20110141227, 20110002506, 20110102553, 20100329582, 20110007174, 20100321537, 20110141226, 20100141787, 20110081052, 20100066822, 20100026831, 20090303343, 20090238419, 20100272363, 20090189998, 20090189997, 20090190803, 20090179999, 20090167893, 20090179998, 20080309769, 20080266419, 20080220750, 20080219517, 20090196466, 20090123063, 20080112599, 20090080713, 20090080797, 20090080796, 20080219581, 20090115915, 20080309770, 20070296833, 및 20070269108.

Claims (16)

1. 자동 초점 디지털 카메라 모듈로서,
   하우징;
   상기 하우징 내의 이미지 센서;
   광 경로를 정의하고, 카메라 모듈의 자동 초점 범위 내에서 배치되는 이미지 센서 상에 물체의 초점을 맞추기 위해 광 경로를 따라 하나 이상의 가동 렌즈를 이동하도록 구성된 렌즈 액추에이터에 연결되는 하나 이상의 가동 렌즈를 포함하고 복수의 렌즈를 구비하는 상기 이미지 센서와 정합된 하우징 내의 광학적 열; 및
   카메라에 전력을 공급하고 상기 이미지 센서에 의해 포획된 디지털 이미지를 포함하는 전기 신호를 전송하기 위해 이미지 센서에 연결되는 센서 세그먼트를 포함한 연성 인쇄 회로(FPC)를 포함하며,
   상기 연성 인쇄 회로는, 상기 연성 인쇄 회로가 센서 단부에서 렌즈 액추에이터의 접촉 패드들이 형성된 물체측 단부까지 카메라 모듈을 둘러 접혀지는 경우, 렌즈 액추에이터 컨트롤 신호를 전송하도록 상기 렌즈 액추에이터의 접촉 패드에 전기적으로 연결되도록 구성된 전기적 접촉 패드를 포함하는 연장 세그먼트를 더 포함하고,
   상기 하우징은 그 내부에 정해진, 자동 초점 범위의 한 단부에서 광학적 열의 물체측 단부가 적어도 부분적으로 관통하여 돌출할 수 있게 할 정도로 큰 초점 조절 개구를 포함하고;
   누광 차단판은, 광학적 열의 상기 물체측 단부의 자동 초점 범위 밖에서 상기 초점 조절 개구와 부분적으로 겹치는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 연성 인쇄 회로는, 센서 세그먼트와 연장 세그먼트 사이에 상기 카메라 모듈의 하나 이상의 측부를 둘러싸는 중간 세그먼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 연장 세그먼트는, 상기 카메라 모듈의 센서 단부에서 연결되는 센서 세그먼트와 대향하여 상기 카메라 모듈의 물체측 단부에서 연결되는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
   
4. 제1항에 있어서, 상기 하우징은, 외부 표면에 전자기 간섭(EMI) 코팅을 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
   
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6. 제1항에 있어서, 초점 조절 개구보다 작고 광이 카메라 모듈에 들어가서 이미지를 획득할 수 있게 하는 배플 공동이 누광 차단판에 정해지는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
   
7. 자동 초점 디지털 카메라를 위한 소형 카메라 모듈로서,
   이미지를 포획하고 전송하는 이미징 광학장치와 디지털 전자장치를 포함하고 전자기 간섭(EMI)으로부터 전자 부품을 차폐하도록 구성된 하우징;
   이미지 센서;
   이미지 센서와 연결되고 정합되며, 광 경로의 초점면에 배치된 이미지 센서에 물체의 초점을 맞추기 위해 광 경로를 정하도록 구성되는 광학적 열;
   상기 이미지 센서에 의해 포획된 디지털 이미지를 포함하는 전기 신호를 전송하도록 상기 이미지 센서에 연결된 연성 인쇄 회로; 및
   상기 연성 인쇄 회로에 연결되고, 일단 상기 하우징 상에 상기 연성 인쇄 회로를 접으면, 누광 차단판이 상기 광학적 열의 물체측 단부에 배치되고, 배플 공동이 광 경로와 겹쳐지도록, 상기 이미지 센서로부터 기 설정된 거리의 배플 공동을 정하는 누광 차단판을 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 카메라 모듈.
   
8. 제7항에 있어서, 상기 연성 인쇄 회로는, 일단 상기 하우징 상에 상기 연성 인쇄 회로를 접으면, 렌즈 액추에이터 제어 신호가 상기 연성 인쇄 회로에서 렌즈 액추에이터로 직접 전송될 수 있도록, 광학적 열의 물체측 단부에 배치된 하나 이상의 접촉 패드가, 상기 연성 인쇄 회로와 전기적으로 연결되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 소형 카메라 모듈.
   
9. 제7항에 있어서, 상기 누광 차단판은, 자동 초점 범위의 일측 단부에서 상기 광학적 열의 물체측 단부가 적어도 부분적으로 관통하여 돌출할 수 있게 하기 위해 하우징에 정해진 초점 조절 개구를 통해 일부의 환경 광이 카메라에 들어가는 것을 차단하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 소형 카메라 모듈.
   
10. 제7항에 있어서, 상기 누광 차단판은 EMI 차폐를 제공하는 전도성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 카메라 모듈.
    
11. 제10항에 있어서, 상기 누광 차단판의 전도성 물질은, 카본을 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 카메라 모듈.
    
12. 제7항에 있어서, 상기 하우징은, 그 내에, 자동 초점 범의 한 단부에서 광학적 열의 물체측 단부가 적어도 부분적으로 관통하여 돌출할 수 있을 정도의 큰 초점 조절 개구를 정하고;
    상기 누광 차단판이 광학적 열의 상기 물체측 단부의 자동 초점 범위 밖에서 초점 조절 개구와 부분적으로 겹치는 것을 특징으로 하는 소형 카메라 모듈.
    
13. 제12항에 있어서, 초점 조절 개구보다 작고, 광이 카메라 모듈에 들어가서 이미지를 획득할 수 있게 하는 배플 공동은, 누광 차단판에 정의되는 것을 특징으로 하는 소형 카메라 모듈.
    
14. 제7항에 있어서, 상기 연성 인쇄 회로는, 센서 세그먼트와 연장 세그먼트 사이에 카메라 모듈의 적어도 일측을 둘러싸는 중간 세그먼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 카메라 모듈.
    
15. 자동 초점 디지털 카메라를 위한 소형 카메라 모듈로서,
    이미지 센서;
    광 경로의 초점면에 배치된 이미지 센서에 물체에 초점을 맞추기 위해 광 경로를 정하도록 구성된 하나 이상의 가동 렌즈를 포함한 복수의 렌즈를 포함하는, 이미지 센서와 연결되고 정합된 광학적 열;
    하나 이상의 가동 렌즈에 연결되고, 소형 카메라 모듈의 자동 초점 범위를 통해 상기 하나 이상의 가동 렌즈를 이동하도록 구성된 MEMS 액추에이터;
    내부에 포함된 광학적 열, MEMS 액추에이터 및 이미지 센서를 전자기 간섭(EMI)으로부터 차폐하도록 구성된 소형 카메라 모듈 하우징;
    상기 이미지 센서에 연결되어 상기 이미지 센서에 의해 포획된 디지털 이미지를 포함하는 전기 신호를 전송하는 연성 인쇄 회로; 및
    상기 연성 인쇄 회로는, 일단 상기 하우징 상에 상기 이미지 센서 단부에서 상기 MEMS 액추에이터의 하나 이상의 접촉 패드가 형성된 상기 광학적 열의 물체측 단부까지 상기 연성 인쇄 회로를 접는 경우, MEMS 액추에이터 제어 신호가 상기 연성 인쇄 회로에서 상기 MEMS 액추에이터로 직접 전송될 수 있도록 상기 연성 인쇄 회로의 연장 세그먼트 상의 전기적 접촉 패드들과, 상기 MEMS 액추에이터의 접촉 패드가 전기적으로 연결되도록 구성되는 연장 세그먼트를 포함하고,
    상기 하우징은 그 내부에 정해진, 자동 초점 범위의 한 단부에서 광학적 열의 물체측 단부가 적어도 부분적으로 관통하여 돌출할 수 있게 할 정도로 큰 초점 조절 개구를 포함하고;
    누광 차단판은, 광학적 열의 상기 물체측 단부의 자동 초점 범위 밖에서 상기 초점 조절 개구와 부분적으로 겹치는 것을 특징으로 하는 소형 카메라 모듈.
    
16. 제15항에 있어서,
    상기 연장 세그먼트는 상기 누광 차단판을 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 카메라 모듈.

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