KR101743054B1 - 카메라 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 카메라 모듈에 관한 것으로, 본 발명은 화상 정보를 감지하는 복수의 픽셀로 이루어진 촬상 영역과 비촬상 영역으로 이루어지며, 입사되는 광 이미지를 전기적인 신호로 변환하는 이미지 센서, 상기 이미지 센서를 수용하는 캐비티가 하부에 형성되어 캐비티의 상부 일측이 상기 이미지 센서의 상면 일측과 전기적으로 연결되는 인쇄회로기판, 상기 이미지 센서의 상면에 부착되어 적외선을 필터링하는 IR 필터를 포함하며, IR 필터를 이미지 센서의 상면에 부착함으로써, 종래 이미지 센서에 떨어지던 이물질이 IR 필터 위에 떨어지게 하여 이물질에 의해 실제 화면에 나타나는 노이즈의 사이즈를 줄일 수 있다. 이로 인해, 본 발명에서는 이물질에 의해 불량이 되었던 문제들이 양품으로 개선될 수 있는 효과가 있다.

Description

카메라 모듈{Camera module}

본 발명은 카메라 모듈에 관한 것이다.

근래 노트형 퍼스널 컴퓨터, 카메라 폰, PDA, 스마트, 토이(toy)등의 다종다양한 멀티미디어 분야, 나아가서는 감시 카메라나 비디오 테이크 레코더의 정보단말 등의 화상입력기기용으로 소형의 카메라 모듈의 수요가 높아지고 있다.

카메라 모듈에 적용되는 센서의 픽셀사이즈가 소형화되고 모듈의 높이가 낮아짐에 따라, 이물질의 유입에 대한 관리와 렌즈 광축의 틸트(tilt)나 시프트(Shift) 등의 카메라 모듈의 기구적 신뢰성을 확보하기 위한 마운트 구조의 개발이 매우 중요한 화두로 떠오르고 있다.

현재, 카메라 모듈의 신뢰성에 가장 큰 영향을 미치는 곳은 홀더인데, 홀더는 렌즈 배럴과 센서를 기구적으로 연결해주고 센서를 이물질과 기타 충격으로부터 보호하는 역할을 한다. 특히 렌즈 배럴과 홀더를 체결할 때, 신뢰성에 가장 영향을 미친다.

종래에는 렌즈 배럴과 홀더를 체결하기 위해서 나사 결합 방식을 이용하는데, 나사 결합 시 나사산의 마찰로 인해 발생하는 이물질(particle)이 홀더 내부의 이미지 센서 상부로 떨어져 이물질에 의한 불량이 발생하게 된다.

본 발명은 이미지 센서로 이물질이 떨어져 발생하는 불량을 방지할 수 있는 카메라 모듈을 제공한다.

본 발명의 한 특징에 따르면, 화상 정보를 감지하는 복수의 픽셀로 이루어진 촬상 영역과 비촬상 영역으로 이루어지며, 입사되는 광 이미지를 전기적인 신호로 변환하는 이미지 센서, 상기 이미지 센서를 수용하는 캐비티가 하부에 형성되어 캐비티의 상부 일측이 상기 이미지 센서의 상면 일측과 전기적으로 연결되는 인쇄회로기판, 상기 이미지 센서의 상면에 부착되어 적외선을 필터링하는 IR 필터를 포함하는 카메라 모듈이 제공된다.

본 발명의 실시 예에서는 IR 필터를 이미지 센서의 상면에 부착함으로써, 종래 이미지 센서에 떨어지던 이물질이 IR 필터 위에 떨어지게 하여 이물질에 의해 실제 화면에 나타나는 노이즈의 사이즈를 줄일 수 있다. 이로 인해, 본 발명에서는 이물질에 의해 불량이 되었던 문제들이 양품으로 개선될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 제1 인쇄회로기판의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 IR 필터가 배치된 이미지 센서의 상부면을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈에 이물질이 떨어진 경우의 단면도이다.
도 5a는 종래 이미지 센서에 떨어진 이물질에 따른 실제 화면의 예시도이고, 도 5b는 본 발명에서 IR 필터에 떨어진 이물질에 따른 실제 화면의 예시도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기도 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 제1 인쇄회로기판의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 IR 필터가 배치된 이미지 센서의 상부면을 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈에 이물질이 떨어진 경우의 단면도이고, 도 5a는 종래 이미지 센서에 떨어진 이물질에 따른 실제 화면의 예시도이고, 도 5b는 본 발명에서 IR 필터에 떨어진 이물질에 따른 실제 화면의 예시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 카메라 모듈은 케이스(10), 상부 탄성 부재(20), 렌즈 배럴(30), 액추에이터(40), 하부 탄성 부재(50), 프레임(60), IR 필터(70), 이미지 센서(80), 제1 인쇄회로기판(90) 및 제2 인쇄회로기판(100)을 포함한다.

본 발명에서는 오토 포커싱(Auto Focusing)을 위해서 렌즈 배럴(30)을 광축 방향(O)을 따라 이동시키는 가동부인 액추에이터(Actuator)(40)를 포함하는 카메라 모듈을 도시하였으나, 본 발명은 액추에이터(40)가 생략된 카메라 모듈에 적용 가능하다. 액추에이터(40)가 생략된 카메라 모듈에서는 렌즈 배럴(30)이 보빈(41) 대신에 홀더와 나사 결합된다. 본 발명에서는 보빈(41)이 렌즈 배럴(30)을 고정시키는 홀더와 같은 기능을 수행한다.

케이스(10)는 하부가 개방된 육면체의 형태를 가지며, 상부 중심부에는 광투과홀이 형성되어 있다. 케이스(10)의 하부는 프레임(60)에 의해 지지된다.

케이스(10)는 프레임(60)과 결합하여 공간을 형성하며, 공간에는 상부 탄성 부재(20), 렌즈 배럴(30), 액추에이터(40)가 포함된다.

케이스(10)는 그 내부와 외부의 절연을 위해 플라스틱으로 제조되는 것이 바람직하며, 대량생산을 위하여 사출 성형되는 것도 가능하다.

상부 탄성 부재(20)는 판 스프링으로서 케이스(10)의 상부에 삽입되며, 외측부는 액추에이터(40)의 요크(44)에 의해 지지되며 내측부는 액추에이터(40)의 보빈(41)과 맞닿아 보빈(41)의 상측을 가압한다.

하부 탄성 부재(50)는 판 스프링으로서 액추에이터(40)의 하부에 위치하여 보빈(41)의 하측을 가압한다.

하부 탄성 부재(50)는 보빈(41)에서 인서트 사출될 수도 있고, 본드로 접착될 수도 있다.

렌즈 배럴(30)은 복수의 렌즈를 고정, 보호하는 수단으로, 렌즈 배럴(30)의 내측에는 피사체의 광 이미지를 입사할 수 있는 복수의 렌즈가 광축 방향(O)을 따라 순차적으로 적층되어 있다.

렌즈 배럴(30)의 둘레면에는 나사산이 형성되어 있으며, 나사산은 보빈(41)의 내주면에 형성된 나사산과 나사 결합된다.

보빈(41)은 상부와 하부가 개방된 원통 형상으로, 내주면에 렌즈 배럴(30)의 나사산(31)에 대응되는 나사산이 형성되어 있다. 본 발명에서는 렌즈 배럴(30)을 보빈(41)의 내주면에 나사 결합하면서 카메라 모듈의 원거리 포커싱을 맞출 수 있다.

보빈(41)의 둘레면에는 영구 자석(43)과 상호 작용하는 코일(42)이 자속과 수직인 방향으로 권취되어 있다.

케이스(10)의 내측에는 코일(42)과 영구 자석(43) 사이의 자기장이 외부로 유출되는 것을 방지하는 요크(44)가 삽입되며, 영구 자석(43)은 보빈(41)을 기준으로 서로 마주보도록 요크(44) 내측에 장착되어 있다. 요크(44)는 프레임(60)에 의해 지지된다.

코일(42)에 전압이 인가되면 코일에 흐르는 전류와 영구 자석(43)의 자기장이 상호 작용(플레밍의 왼손법칙)하여, 보빈(41)은 광축 방향의 상측으로 힘을 받게 된다. 이때, 코일(42)에 인가되는 전류의 세기가 클수록 렌즈 배럴(30)과 보빈(41)이 광축 방향을 따라 상부로 이동하는 거리가 늘어난다.

이어, 코일(42)에 인가되던 전압이 차단되면, 상부 탄성 부재(20) 및 하부 탄성 부재(50)의 탄성력에 의해 렌즈 배럴(30)과 보빈(41)은 광축 방향을 따라 하부로 이동하여 원 상태로 돌아오게 된다.

프레임(60)은 이미지 센서(80)로 광 이미지를 통과시킬 수 있는 중앙 개구부를 구비한 ㅁ자 형상으로, 프레임(60)은 렌즈 배럴(30)의 하부에 위치되어 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제1 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)(90)은 렌즈 배럴(30)의 하부에 위치하며, 광 이미지를 통과시키는 윈도우(91)를 포함하며 윈도우(91)의 하부에는 이미지 센서(80)를 수용하는 캐비티(cavity)(92)가 형성되어 있다.

캐비티(92)의 상부 내면 일측은 이미지 센서(80)의 상면 일측과 전기적으로 연결되어 있으며, 캐비티(92)의 높이는 이미지 센서(80)의 두께보다 크다.

윈도우(92)는 캐비티(92)의 상부 내면에서 제1 인쇄회로기판(90)의 상면까지 관통하도록 캐비티(92)의 상부에 연장되게 형성되어 있으며, 광 이미지를 이미지 센서(80)로 통과시킬 수 있다. 이때, 윈도우(91)의 넓이는 이미지 센서(80)의 상면 넓이보다 작다.

제1 인쇄회로기판(90)의 윈도우(92)에는 적외선을 필터링하는 IR 필터(70)가 부착되어 있으며, IR 필터(70)의 두께는 윈도우(92)의 높이보다 크거나 같다. 도 1에서는 IR 필터(70)의 두께가 윈도우(92)의 높이보다 큰 경우를 도시하였다.

이미지 센서(80)의 상면은 IR 필터(70)의 하면과 면접되고, 이미지 센서(80)의 상부 일측은 제1 인쇄회로기판(90)의 캐비티(92)의 내면 일측에 전기적으로 연결된다.

이미지 센서(80)는 복수의 렌즈를 통해 입사된 광 이미지(화상 정보)를 감지하는 복수의 픽셀로 이루어진 촬영 영역(81)과 복수의 픽셀을 포함하지 않는 비촬상 영역(82)으로 이루어져 있으며, 광 이미지를 전기적인 신호로 변환한다.

도 3에 도시된 바와 같이, IR 필터(70)의 면적은 이미지 센서(80)의 촬상 영역(81)의 면적보다 크다.

제2 인쇄회로기판(100)은 제1 인쇄회로기판(90) 및 이미지 센서(80)의 하부에 위치하며 제1 인쇄회로기판(90)의 외부로 연장되는 플랙서블 인쇄회로기판(FPCB, Flexible Printed Circuit Board)이다. 제1 인쇄회로기판(90)의 외부로 연장된 제2 인쇄회로기판(100)의 상면에는 다른 소자와 연결되는 커넥터(connector)(도시하지 않음)가 부착될 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 렌즈 배럴(30)과 보빈(41)을 나사 결합하는 과정에서 보빈(41) 또는 렌즈 배럴(30)에 부착되어 있던 이물질(particle)(110)이 IR 필터(70)의 상부에 떨어질 수 있다.

종래에는 도 5a에 도시된 바와 같이, IR 필터(70)가 프레임(60)에 장착되어 있어 이미지 센서(80)에 이물질(110)이 떨어지면, 이물질의 화각이 커지면서 실제 화면에서 이물질의 크기가 하나의 픽셀보다 크게 보인다. 이러한 경우, 카메라 모듈은 불량으로 판정된다.

그러나, 본 발명에서는 도 5b에 도시된 바와 같이, 이미지 센서(80)의 상면에 IR 필터(70)를 부착하여 IR 필터(70)에 이물질(110)이 떨어지면, 이물질의 화각이 종래에 비해 작아지면서 실제 화면에서 이물질의 크기가 하나의 픽셀보다 작게 보인다.

이는 이미지 센서(80)가 화각에 의하여 빛을 받아 화면에 표시하는 원리로서, 이미지 센서(80)에 가까울수록 물체의 크기가 커지고 이미지 센서(80)에서 멀어질수록 물체의 크기가 작아진다. 본 발명과 같이 실제 화면에서 이물질의 크기가 하나의 픽셀보다 작을 경우, 그 카메라 모듈은 양품으로 판정될 수 있다.

이와 같이, 본 발명에서는 IR 필터(70)를 이미지 센서(80)의 상면에 부착함으로써, 종래 이미지 센서(80)에 떨어지던 이물질(110)이 IR 필터(70) 위에 떨어지게 하여 이물질에 의해 실제 화면에 나타나는 노이즈의 사이즈를 줄일 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 이물질에 의해 불량이 되었던 문제들이 양품으로 개선될 수 있는 효과가 있다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

10: 케이스
20: 상부 탄성 부재
30: 렌즈 배럴
40: 액추에이터
50: 하부 탄성 부재
60: 프레임
70: IR 필터
80: 이미지 센서
90: 제1 인쇄회로기판
100: 제2 인쇄회로기판
110: 이물질(particle)

Claims (4)

1. 화상 정보를 감지하는 복수의 픽셀로 이루어진 촬상 영역과 비촬상 영역으로 이루어지며, 입사되는 광 이미지를 전기적인 신호로 변환하는 이미지 센서,
   상기 이미지 센서를 수용하는 캐비티가 하부에 형성되어 캐비티의 상부 일측이 상기 이미지 센서의 상면 일측과 전기적으로 연결되는 인쇄회로기판, 및
   상기 이미지 센서의 상면에 부착되어 적외선을 필터링하는 IR 필터를 포함하고,
   상기 IR 필터의 면적은 상기 이미지 센서의 상면인 촬영 영역의 면적보다 큰 카메라 모듈.
2. 제1항에 있어서,
   상기 인쇄회로기판에는 상기 캐비티의 상부 내면에서 상기 인쇄회로기판의 상면까지 관통하도록 상기 캐비티의 상부에 연장되게 윈도우가 형성되며, 상기 윈도우에는 상기 IR 필터가 부착되는 카메라 모듈.
3. 제1항에 있어서,
   상기 이미지 센서는 상기 IR 필터와 접촉하는 카메라 모듈.
4. 제1항에 있어서,
   상기 IR 필터의 상부에 위치하며 복수의 렌즈를 고정, 보호하는 렌즈 배럴, 및
   상기 IR 필터의 상부에 위치하며 상기 렌즈 배럴의 외주면에 형성된 나사산과 내주면이 나사 결합되는 보빈을 더 포함하는 카메라 모듈.

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