KR102149378B1 - 카메라 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따르면 카메라 모듈은, 이미지 센서, 상기 이미지 센서 상에 배치되며, 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 렌즈 모듈과, 내부에 상기 렌즈 모듈을 수용하는 렌즈 하우징을 포함하는 렌즈 어셈블리, 그리고 상기 렌즈 어셈블리 상에 배치되며, 상기 렌즈 모듈 상에 배치되는 조리개와, 내부에 상기 조리개를 수용하는 조리개 하우징을 포함하는 조리개 어셈블리를 포함한다.

Description

카메라 모듈{Camera module}

본 발명은 카메라 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 모바일 기기에 적용되는 카메라 모듈에 관한 것이다.

최근 카메라가 탑재된 모바일 기기의 수요가 증가하면서, 모바일 카메라에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

모바일 카메라는 모바일 기기에 탑재되는 특성 상 사이즈가 제약된다.

기계식 조리개의 경우, 조리개 자체의 두께 때문에 조리개의 위치와 렌즈의 거리가 소정 간격 이상 이격될 필요가 있다. 따라서, 모바일 카메라에 기계식 조리개를 적용할 수 없었다.

자동 초점 기능이 실행되면, 카메라는 렌즈 모듈 또는 이미지 센서를 광축 상에서 이동시켜 렌즈 모듈과 이미지 센서와의 간격을 조정한다. 렌즈 모듈을 광축 상으로 이동시키는 경우, 조리개와 렌즈 모듈 간의 간격이 충분히 확보되지 않은 상태에서는 조리개와 렌즈 모듈 간의 충돌이 발생할 수 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 기계식 조리개가 적용된 모바일 기기용 카메라 모듈을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면 카메라 모듈은, 이미지 센서, 상기 이미지 센서 상에 배치되며, 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 렌즈 모듈과, 내부에 상기 렌즈 모듈을 수용하는 렌즈 하우징을 포함하는 렌즈 어셈블리, 그리고 상기 렌즈 어셈블리 상에 배치되며, 상기 렌즈 모듈 상에 배치되는 조리개와, 내부에 상기 조리개를 수용하는 조리개 하우징을 포함하는 조리개 어셈블리를 포함한다.

상기 렌즈 모듈에서 상기 조리개와 대면하는 렌즈는 상기 조리개 측으로 볼록한 면을 포함할 수 있다.

상기 렌즈 하우징과 상기 조리개 하우징 사이에 배치되는 스토퍼부를 더 포함할 수 있다.

상기 스토퍼부는 상기 렌즈 하우징의 일단에서 상기 조리개 하우징 측으로돌출할 수 있다.

상기 렌즈는 상기 렌즈 하우징의 일단을 기준으로 상기 조리개 측으로 상기 스토퍼부보다 돌출될 수 있다.

상기 카메라 모듈의 자동 초점(auto focusing) 작동으로 상기 스토퍼부의 끝단이 상기 조리개 하우징과 접하면, 상기 렌즈의 볼록한 면의 적어도 일부가 상기 조리개 하우징의 내부 공간부에 수용될 수 있다.

상기 스토퍼부의 끝단이 상기 조리개 하우징과 접하는 경우, 상기 렌즈의 볼록한 면과 상기 조리개 간의 간격이 0.1mm 내지 1mm를 만족할 수 있다.

상기 스토퍼부는 상기 조리개 하우징과 일체형으로 결합할 수 있다.

상기 스토퍼부와 상기 조리개 하우징 간의 간격은 50um 내지 500um를 만족할 수있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 모바일 카메라와 같이 소형의 카메라에 기계식 조리개를 적용하는 것이 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈을 개략적으로 도시한 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈에서 자동 초점 작동 구간을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈에서 조리개 하우징과 렌즈 모듈의 상측의 중처 구간에 따른 유효경을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 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.

제2, 제1 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. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

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, "포함하다" 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.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈을 개략적으로 도시한 측단면도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈에서 자동 초점 작동 구간을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 유효경을 설명하기 위한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈은 이미지 센서부(10), 렌즈 어셈블리(20) 및 조리개 어셈블리(30)를 포함한다. 도 1에 도시된 구성요소들은 필수적인 것은 아니어서, 카메라 모듈은 그보다 더 많거나 더 적은 구성요소들을 포함하도록 마련될 수도 있다.

이미지 센서부(10)는 기판(11) 및 이미지 센서(12)를 포함할 수 있다.

기판(11) 이미지 센서(12)와 전기적으로 연결되는 회로패턴을 포함한다.

기판(11) 상에는 이미지 센서(12)가 배치된다.

이미지 센서(12)는 렌즈 모듈(22)을 통해 물체(object)의 영상 정보에 대응하는 광을 수광하고, 이를 전기 신호로 변환하는 기능을 수행한다.

이미지 센서(12)는 이로 한정되는 것은 아니나, 금속산화물반도체(Metal-Oxide Semiconductor,MOS), 전하결합소자(Charge Coupled Device, CCD) 등을 포함할 수 있다.

이미지 센서부(10) 상에는 렌즈 어셈블리(20)가 배치될 수 있다.

렌즈 어셈블리(20)는 렌즈 하우징(21) 및 렌즈 모듈(22)를 포함할 수 있다.

렌즈 하우징(21)은 렌즈 경통으로, 내부에 렌즈 모듈(22)을 수용하는 공간부를 포함하는 원통 형상으로 형성될 수 있다.

렌즈 하우징(21)의 내부 공간부에는 렌즈 모듈(22)이 수용되어 렌즈 하우징(21)에 의해 지지된다.

렌즈 모듈(22)은 물체의 영상 정보에 해당하는 광을 수광하고, 이를 이미지 센서(12)의 센서면으로 전달한다.

렌즈 모듈(22)은 광축(Optic Axis)을 따라서 순차적으로 배치되는 적어도 하나의 렌즈를 포함할 수 있다. 렌즈 모듈(22)에서 단일렌즈 양면의 곡률 중심을 연결하는 직선은 각 단일렌즈의 광축이고, 각 렌즈의 광축을 연결하는 직선은 렌즈 모듈(22)의 광축에 대응한다.

렌즈 어셈블리(20) 상에는 조리개 어셈블리(30)가 배치될 수 있다.

조리개 어셈블리(30)는 기계식으로, 조리개 하우징(31)과 조리개(32)를 포함할 수 있다.

조리개 하우징(31)은 원통 형상으로 내부에 조리개(32)가 결합될 수 있다.

조리개(32)는 카메라 모듈의 광 경로 상으로 입사하는 광량 즉, 렌즈 모듈(22)로 입사하는 광량을 조절할 수 있다.

조리개(32)는 ‘F/stop’이라는 렌즈 모듈(22) 둘레에 있는 링으로 그 값을 조절하는데 조리개(32)의 수치가 클수록 열리는 개구의 크기가 작아져서 렌즈 모듈(22)로 광이 조금 들어오고, 조리개의 수치가 작을수록 열리는 개구의 크기가 커져서 렌즈 모듈(22)로 많은 광이 들어오게 된다.

조리개(32)의 크기는 1부터 64(1, 1.4, 2, 2.8, 4, 4, 5.6, 8, 11, 16, 22, 32, 64)까지의 숫자로 표시되며, 숫자가 작을수록 많은 광을 받아들이는 것을 의미한다. 예를 들어, f/2는 f/2.8에 비해 렌즈 모듈(22)로 두 배의 광량을 보내 주며 f/4에 비해서는 네 배의 광량을 보내 줄 수 있다.

한편, 렌즈 모듈(22)에서 조리개(32)와 대면하는 최상부에 위치하는 렌즈(L1, 이하 '상부 렌즈'라 명명하여 사용함)는 조리개(32) 측으로 볼록한 면을 포함할 수 있다.

조리개(32)에 의해 렌즈 모듈(22)로 입사하는 광의 경로 즉, 렌즈 모듈(22)의 화각에 의해, 렌즈 모듈(22)의 상부면과 조리개(32) 간의 간격이 클수록 상부 렌즈(L1)의 필요 유효경이 증가한다. 여기서, 렌즈 모듈(22)의 상부면은 조리개(32)에 대면하는 상부 렌즈(L1)의 상부면에 대응된다.

상부 렌즈(L1)의 필요 유효경이 증가할 경우, 렌즈 모듈(22)의 크기가 증가하여 카메라 모듈의 사이즈가 전체적으로 증가하게 된다. 따라서, 카메라 모듈을 모바일 기기에 적용하기 위해서는, 상부 렌즈(L1)의 필요 유효경을 줄일 필요가 있으며, 이를 위해 상부 렌즈(L1)와 조리개(32) 사이의 간격을 줄일 필요가 있다.

상부 렌즈(L1)와 조리개(32) 사이의 간격을 감소시키기 위해, 상부 렌즈(L1)는 상부면 즉, 조리개(32)에 대면하는 면이 조리개(32) 측으로 볼록한 면을 포함할 수 있다.

한편, 카메라 모듈은 자동 초점(auto focusing) 작동 시, 렌즈 어셈블리(20)를 광축 상에서 상/하로 이동시켜 렌즈 모듈(22)과 이미지 센서(12) 간의 간격을 조절할 수 있다. 이 과정에서, 렌즈 어셈블리(20)와 조리개 어셈블리(30) 간의 간격이 충분히 보장되지 않는 경우, 조리개(32) 측으로 볼록한 면을 포함하는 상부 렌즈(L1)의 상측과 조리개(32)와 충돌하여 파손될 수 있다.

이에 따라, 렌즈 모듈(22)의 이동 자유도를 제한하기 위해, 렌즈 하우징(21)에서 조리개 하우징(31)과 대면하는 상측에는, 자동 초점 작동 시 자동 초점 작동 구간 즉, 렌즈 어셈블리(20)의 이동 구간을 가이드하는 적어도 하나의 스토퍼부(23)가 배치될 수 있다.

스토퍼부(23)는 렌즈 모듈(22)로 입사하는 광에 영향을 주지 않기 위해, 광경로가 아닌 렌즈 하우징(21)의 상측과 조리개 하우징(31)의 하부 사이에 배치될 수 있다.

스토퍼부(23)는 렌즈 하우징(21)의 상측에 결합되며, 렌즈 하우징(21)의 상측으로부터 조리개 하우징(31) 측으로 돌출되어 형성될 수 있다.

한편, 상부 렌즈(L1)의 필요 유효경을 최소화하기 위해서는, 충돌이 일어나지 않는 범위에서 상부 렌즈(L1)의 상측과 조리개(32) 간의 간격을 최소화할 필요가 있다.

일반적으로 조리개(32)는 조리개 하우징(31)의 내부 공간부에 수용되며, 조리개 하우징(31)의 상부와 하부 사이에 배치된다.

따라서, 상부 렌즈(L1)와 조리개(32) 간의 간격을 최소화하기 위해서는, 상부 렌즈(L1)의 볼록한 면의 일부 영역이 조리개 하우징(31)의 내부 공간부에 수용되어야 한다. 즉, 상부 렌즈(L1)의 볼록한 면 중 조리개(32) 측으로 돌출된 일부 영역과 조리개 하우징(31)의 내부 공간부가 중첩되는 구간(D2)이 발생한다.

따라서, 스토퍼부(23)는 상부 렌즈(L1)의 일부가 조리개 하우징(31)의 내부공간부에 수용되도록, 렌즈 하우징(21)의 상측을 기준으로 하는 높이가 상부 렌즈(L1)의 상측 높이보다 낮게 형성될 수 있다. 즉, 상부 렌즈(L1)는 볼록한 면의 적어도 일부 영역이 스토퍼부(23)의 단부보다 조리개(32) 측으로 더 돌출되어 형성될 수 있다.

도 3의 (a)는 상부 렌즈(L1)의 볼록한 면의 일부 영역이 조리개 하우징(31)의 내부 공간부와 중첩되는 경우를 나타내고, 도 3의 (b)는 상부 렌즈(L1)과 조리개 하우징(31)의 내부 공간부가 중첩되지 않는 경우를 나타낸다. 도 3을 참조하면, 상부 렌즈(L1)의 볼록한 면의 일부 영역이 조리개 하우징(31)의 내부 공간부와 중첩되는 경우의 필요 유효경(W1)이, 상부 렌즈(L1)과 조리개 하우징(31)의 내부 공간부가 중첩되지 않는 경우의 유효경(W2)에 비해 상대적으로 작게 나타난다.

다시, 도 2를 보면, 렌즈 어셈블리(20)가 상측으로 최대한 이동하여 스토퍼부(23)의 끝단과 조리개 하우징(31)의 하측이 접하는 경우, 상부 렌즈(L1)가 조리개 하우징(31)의 내부 공간부와 최대로 중첩한다. 따라서, 상부 렌즈(L1)에서 조리개 하우징(31)의 내부 공간부와 중첩되는 최대높이는 상부 렌즈(L1)의 상측과 스토퍼부(23)의 끝단 간의 간격에 대응된다.

스토퍼부(23)의 높이는 렌즈 하우징(21)과 조리개 하우징(31) 간에 최소한으로 보장되어야 하는 거리에 따라서 결정될 수 있다. 렌즈 하우징(21)과 조리개 하우징(31) 간에 최소한으로 보장되어야 하는 거리는, 렌즈 모듈(22)의 상측과 조리개(32)가 충돌방지를 위해 최소한으로 이격되어야 하는 간격으로, 0.1mm 내지 1mm를 만족할 수 있다.

자동 초점 작동 구간은, 스토퍼부(23)와 조리개 어셈블리(31) 간의 이격 거리(D1)로 나타낼 수 있다. 이로 한정되는 것은 아니지만, 자동 초점 작동 구간은 50um 내지 500um를 만족할 수 있다. 즉, 자동 초점 작동 시, 스토퍼부(23)와 조리개 어셈블리(31) 간의 간격은 50um 내지 500um 이내에서 조절될 수 있다. 500um는 소정의 자동 초점 성능을 획득하기 위한 자동 초점 작동 구간의 상한값으로, 500um를 넘어서는 경우 카메라 모듈의 사이즈가 증가하여 모바일 기기에 적용하기 어려운 문제가 있다.

한편, 전술한 본 발명의 일 실시 예에서는 스토퍼부(23)가 렌즈 하우징(21)에 일체형으로 결합하는 경우를 예로 들어 도시하였으나, 본 발명의 실시 예는 이로 한정되지 않음을 밝혀둔다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 스토퍼부(23)는 조리개 하우징(31)에 일체형으로 결합할 수도 있다. 이 경우, 스토퍼부(23)는 조리개 하우징(31)의 하부에 결합되며, 조리개 하우징(31)의 하부로부터 렌즈 하우징(21) 측으로 돌출되어 형성될 수 있다.

전술한 바에 따르면, 조리개의 위치를 렌즈 모듈의 상측에 배치하고, 조리개 하우징의 내부 공간부에 렌즈 모듈의 상측 일부가 수용되도록 렌즈 형상을 제어함으로써, 기계식 조리개 적용이 가능하고 카메라 모듈의 두께를 최소화하는 효과가 있다. 또한, 필요 유효경을 감소시켜 렌즈 모듈의 크기를 최소화하는 것이 가능하다.

또한, 조리개 하우징과 렌즈 하우징 사이에 스토퍼부를 배치하여 조리개와 렌즈 상측 간의 충돌을 방지할 수 있다.

따라서, 조리개를 적용한 카메라 모듈을 모바일 기기에 탑재하는 것이 가능하여 사용자가 카메라 사용 환경에 따라 광량을 조절하여 원하는 품질의 사진을 촬영할 수 있도록 지원할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (9)

1. 이미지 센서,
   상기 이미지 센서 상에 배치되며, 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 렌즈 모듈과, 내부에 상기 렌즈 모듈을 수용하는 렌즈 하우징을 포함하는 렌즈 어셈블리, 그리고
   상기 렌즈 어셈블리 상에 배치되며, 상기 렌즈 모듈 상에 배치되는 조리개와, 내부에 상기 조리개를 수용하는 조리개 하우징을 포함하는 조리개 어셈블리를 포함하고,
   상기 렌즈 모듈에서 상기 조리개와 대면하는 렌즈는 상기 조리개 측으로 볼록한 면을 포함하고,
   상기 렌즈 하우징과 상기 조리개 하우징 사이에 배치되는 스토퍼부를 더 포함하고,
   상기 스토퍼부는 상기 렌즈 하우징의 일단에서 상기 조리개 하우징 측으로 돌출되고,
   상기 렌즈는 상기 렌즈 하우징의 일단을 기준으로 상기 조리개 측으로 상기 스토퍼부보다 돌출되는 카메라 모듈.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 카메라 모듈의 자동 초점(auto focusing) 작동으로 상기 스토퍼부의 끝단이 상기 조리개 하우징과 접하면, 상기 렌즈의 볼록한 면의 적어도 일부가 상기 조리개 하우징의 내부 공간부에 수용되는 카메라 모듈.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 스토퍼부의 끝단이 상기 조리개 하우징과 접하는 경우, 상기 렌즈의 볼록한 면과 상기 조리개 간의 간격이 0.1mm 내지 1mm를 만족하는 카메라 모듈.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 스토퍼부는 상기 조리개 하우징과 일체형으로 결합하는 카메라 모듈.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 스토퍼부와 상기 조리개 하우징 간의 간격은 50um 내지 500um인 카메라 모듈.

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