KR102202196B1 - 카메라 모듈 - Google Patents

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Abstract

실시예는 각종 소자들이 실장되는 인쇄회로기판과, 하나 이상의 렌즈가 수용된 다수의 렌즈부와, 상기 각각의 렌즈부에 대응하여 상기 인쇄회로기판 상에 실장되는 다수의 이미지 센서를 포함하는 멀티 이미져를 포함하는 카메라 모듈을 제공한다.

Description

카메라 모듈{CAMERA MODULE}
본 발명은 어레이 이미져와 같이 다양한 기능을 구현하면서, 높은 프레임 속도의 프리뷰와 동영상을 구현할 수 있는 카메라 모듈에 관한 것이다.
각종 휴대단말기의 보급이 널리 일반화되고, 무선 인터넷 서비스가 상용화됨에 따라 휴대단말기와 관련된 소비자들의 요구도 다양화되고 있는바, 이에 따라 다양한 종류의 부가장치들이 휴대단말기에 장착되고 있다.
그 중에서 피사체를 사진이나 동영상으로 촬영하여 그 이미지데이터를 저장한 후 필요에 따라 이를 편집 및 전송할 수 있는 대표적인 것이 카메라 모듈이다.
이러한 카메라 모듈은 다수의 렌즈가 광축 방향으로 구비된 하나의 렌즈부와, 상기 렌즈부에 대응되는 위치에 이미지 센서가 인쇄회로기판 상에 실장되어 있다.
여기서, 하나의 렌즈부 및 하나의 이미지 센서로는 2D 영상밖에 획득할 수 없으며, 이러한 2D 영상은 공간에 존재하는 빛에 대한 손실된 정보를 담고 있어, 그 응용에 한계를 가지고 있다. 즉, 종래의 2D 카메라 모듈은 물체(object)의 한 점으로부터 나오는 빛 성분들이 렌즈부를 통과한 후 이미지 센서의 한 점에서 모여 적분된 값을 획득하기 때문에 개별 빛 성분들의 세기 및 방향에 대한 정보를 잃게 된다.
실시예는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 다양한 기능을 구현하면서도 높은 프레임 속도의 프리뷰와 동영상을 구현할 수 있는 카메라 모듈을 제공함에 있다.
실시예는 각종 소자들이 실장되는 인쇄회로기판과, 하나 이상의 렌즈가 수용된 다수의 렌즈부와, 상기 각각의 렌즈부에 대응하여 상기 인쇄회로기판 상에 실장되는 다수의 이미지 센서를 포함하는 멀티 이미져를 포함하는 카메라 모듈을 제공한다.
또한, 상기 다수의 렌즈부는 중앙에 구비된 메인 렌즈부와, 상기 메인 렌즈부의 주위에 구비되는 복수의 서브 렌즈부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 멀티 이미져는 상기 메인 렌즈부와 대응되는 위치에서 상기 인쇄회로기판 상에 실장되는 메인 이미지 센서와, 상기 복수의 서브 렌즈부와 각각 대응되는 위치에서 상기 인쇄회로기판 상에 실장되는 복수의 서브 이미지 센서를 포함할 수 있다.
또한, 상기 다수의 이미지 센서 각각은 실리콘 웨이퍼와, 상기 실리콘 웨이퍼 내에 구비된 복수 개의 수광소자와, 상기 실리콘 웨이퍼 상측에 상기 복수 개의 수광소자에 대응되도록 구비되는 컬러필터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 다수의 이미지 센서 중 적어도 어느 하나는 상기 컬러필터가 적(R), 녹(G), 청(B)의 컬러필터가 혼합된 컬러필터 어레이로써 형성될 수 있다.
본 발명은 다수의 렌즈부 및 다수의 이미지 센서를 포함하여, 다양한 기능을 구현하면서도 높은 프레임 속도의 프리뷰와 동영상을 구현할 수 있는 효과가 있다.
도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 카메라 모듈을 개략적으로 설명하기 위한 도면.
도 1b는 도 1에 도시된 이미지 센서부를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티 이미져를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 멀티 이미져를 도시한 도면.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 당업자가 이해하는 용어의 일반적인 의미와 동일하고, 만약 본 명세서에서 사용된 용어가 당해 용어의 일반적인 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다.
다만, 이하에 기술될 발명은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것을 아니며, 명세서 전반에 걸쳐서 동일하게 사용된 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명은 기존의 카메라 모듈의 구조를 개선하여 조립 공정의 간소화, 제품 신뢰성 향상 및 카메라 모듈 크기의 소형화를 구현할 수 있는 바, 이하 본 발명의 기술적 특징으로 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 카메라 모듈(100)을 개략적으로 설명하기 위한 도면이며, 도 1b는 도 1에 도시된 이미지 센서부를 도시한 도면이다.
도 1a를 참조하면, 실시예는 다수의 렌즈부(110)와, 멀티 이미져(120)를 포함한다.
상기 멀티 이미져(120)는 상기 각각의 렌즈부(111, 112a, 112d)에 대응하여 인쇄회로기판(미도시) 상에 실장되는 다수의 이미지 센서(121, 122a 내지 122l)를 포함한다.
또한, 실시예에 따른 카메라 모듈(100)은 액추에이터부가 없는 F.F(Fixed Focusing) 타입이 적용될 수 있으며, 도시되지 아니하였으나, 상기 다수의 렌즈부(110)를 고정하고, 상기 다수의 렌즈부(110)를 이동시켜 화상의 초점을 포커싱하는 A.F(Auto Focusing) 타입 또는 OIS(Optical Image Stabilization) 타입의 액추에이터를 구비할 수 있다.
또한, 상기 멀티 이미져(120)와 상기 다수의 렌즈부(110) 사이에는 적외선 차단 필터(IR filter, 미도시)가 구비될 수 있다. 이러한 IR 필터는 적외선 필터(Infrared Ray Filter)이나, 예를 들어, 필름 재질 또는 글래스 재질로 형성될 수 있으며, 촬상면 보호용 커버유리, 커버 글래스 등의 평판 형상의 광학적 필터에 적외선 차단 코팅 물질 등이 배치될 수도 있다.
또한, 이러한 IR 필터를 위치시키기 위해, 액추에이터부와 인쇄회로기판 사이에는 베이스(미도시)가 구비될 수도 있으며, 상기 IR 필터는 상기 베이스의 중앙에 형성된 중공부에 장착될 수 있다. 여기서, 상기 베이스는 상기 액추에이터부의 구성을 이루는 부품으로 상기 액추에이터부와 일체로 형성될 수 있다. 또는, F.F 타입의 경우, 상기 이미지 센서를 보호하는 센서홀더 기능을 하는 베이스일 수 있다.
또한, 상기 다수의 렌즈부(110) 및 액추에이터부를 수용하며, 카메라 모듈(100)의 외관을 형성하는 커버캔을 더 포함할 수 있다. 이러한 커버캔은 카메라 모듈(100)을 외부의 충격으로부터 보호하며, 정전기 등으로부터의 데미지를 방지하기 위해 금속재로 형성될 수 있다.
여기서, 실시예에 따른 다수의 렌즈부(110) 각각은 하나 이상의 렌즈가 수용되어 구성될 수 있다. 또한, 상기 다수의 렌즈부(110) 각각은 렌즈 배럴일 수 있으며, 이에 한정하지 않고, 렌즈를 지지할 수 있는 홀더 구조라면 어느 것이든 포함될 수 있다. 구체적으로, 상기 다수의 렌즈부(110)는 중앙에 구비된 메인 렌즈부(111)와, 상기 메인 렌즈부(111)의 주위에 구비되는 복수의 서브 렌즈부(112a, 112d)를 포함할 수 있다. 상기 메인 렌즈부(111)와 서브 렌즈부(112a, 112d)의 직경은 동일할 수 있으나, 상기 메인 렌즈부(111)의 렌즈 직경이 서브 렌즈부(112a, 112d)의 렌즈 직경보다 크게 형성될 수 있다.
도 1b를 참조하면, 상기 멀티 이미져(120)는 상기 각각의 렌즈부(111, 112a, 112d)에 대응하여 상기 인쇄회로기판 상에 실장되는 다수의 이미지 센서(121, 122a 내지 122l)를 포함한다. 즉, 상기 멀티 이미져(120)는 상기 메인 렌즈부(111)와 대응되는 위치에서 상기 인쇄회로기판 상에 실장되는 메인 이미지 센서(121)와, 상기 복수의 서브 렌즈부(112a, 112d)와 각각 대응되는 위치에서 상기 인쇄회로기판 상에 실장되는 복수의 서브 이미지 센서(122a 내지 122l)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 멀티 이미져(120)는 렌즈를 통해 입사된 대상물의 광 신호를 전기적 신호로 변환한다. 이러한 멀티 이미져(120)를 구성하는 개개의 이미지 센서는 실리콘 웨이퍼와, 상기 실리콘 웨이퍼 내에 구비되는 복수 개의 수광소자와, 상기 실리콘 웨이퍼 상측에 상기 복수 개의 수광소자에 대응되도록 구비되는 컬러필터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 컬러필터 상측에는 유리 재질의 커버 글래스가 증착될 수 있다. 이러한 커버 글래스는 이미지 센서의 휨 방지 및 이물질 유입 방지를 위해 구비될 수 있다.
한편, 이미지 센서의 상측에는 광 신호를 수광소자로 집광하기 위한 마이크로 렌즈부가 구비될 수 있는데, 개개의 수광소자마다 광 신호를 집광하기 위해서 상기 마이크로 렌즈부는 복수 개의 마이크로 렌즈로써 형성된 어레이 형태를 가질 수 있다
상기 컬러필터는 적(R), 녹(G), 청(B)의 컬러필터가 혼합된 컬러필터 어레이로써 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 메인 이미지 센서(121)는 RGB 픽셀이 혼합되어 있는 픽셀 어레이로써 구현되며, 카메라 모듈(100)에 요구되는 프리뷰 또는 동영상 성능에 대응되는 화소수를 가지고 형성될 수 있다.
한편, 상기 서브 이미지 센서(122a 내지 122l)는 상기 메인 이미지 센서(121)의 주위에 구비되며, 상기 메인 이미지 센서(121)보다 작은 화소수를 가지고 형성될 수 있다. 이러한 서브 이미지 센서(122a 내지 122l)는 전부 단일 컬러필터(예를 들어 적색 컬러필터)로써 구현되거나, 또는 상기 메인 이미지 센서(121)와 같이 RGB 픽셀 어레이로써 구현될 수 있다. 또는 도시된 것과 같이 각각 다른 색상의 컬러필터로써 구현될 수 있으며, 도 1b에서는 122a, 122e, 122i는 청(Blue)색 컬러필터가, 122b, 122d, 122f, 122h, 122j, 122l는 녹(Green)색 컬러필터가, 122c, 122g, 122k는 적(Red)색 컬러필터가 구비되어 있으나, 각 색상의 배치 변경 및 갯수는 변경 가능하다.
이렇게 다수의 렌즈부(110) 및 상기 다수의 렌즈부(110)에 대응되는 위치에 구비되는 멀티 이미져(120)를 포함함으로써, 물체의 한 점으로부터 나오는 서로 다른 방향의 빛 성분들에 대한 정보를 획득하여 이미지로 저장하고, 각 이미지가 갖는 시차를 계산하여 초해상(super resolution), 임의의 시점(re-viewpoint) 또는 임의의 초점(re-focusing), 거리 측정 등의 영상을 새롭게 생성해 낼 수 있다.
또한, 단일 카메라 방식과는 달리, 실시예와 같은 특징으로 갖는 다수의 렌즈부(110) 및 멀티 이미져(120)를 구비하여 다양한 기능을 구현하면서도 높은 프레임 속도의 프리뷰와 동영상을 구현할 수 있다.
한편, 도 1a 및 도 1b에서는 상기 메인 렌즈부(111)와 메인 이미지 센서(121)가 중앙에 구비되고, 서브 렌즈부(112a, 112d)와 서브 이미지 센서(122a 내지 122l)가 12개 구비되나 이러한 배치에 한정되지 아니한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티 이미져(120)를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 멀티 이미져(120)를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티 이미져(120)는 4:3 센서를 이용한 구성의 예로서, 중앙에 메인 이미지 센서(121)부가 한 개 구비되며, 각 모서리에 서브 이미지 센서(122a 내지 122d)부가 네 개 구비된다. 이러한, 멀티 이미져(120)와 대응하여, 메인 렌즈부(111)의 지름 및 갯수가 구비되는 것은 자명하며, 메인 렌즈부(111) 및 멀티 이미져(120)의 특징은 전술한 것과 동일하다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 멀티 이미져(120)는 16:9 센서를 이용한 구성의 예로서, 중앙에 메인 이미지 센서(121)부가 한 개 구비되며, 두 모서리에 서브 이미지 센서(122a 내지 122b)부가 두 개 구비된다. 이러한, 멀티 이미져(120)와 대응하여, 메인 렌즈부(111)의 지름 및 갯수가 구비되는 것은 자명하며, 메인 렌즈부(111) 및 멀티 이미져(120)의 특징은 전술한 것과 동일하다.
요컨대, 본 발명은 다수의 렌즈부 및 다수의 이미지 센서를 포함하여, 다양한 기능을 구현하면서도 높은 프레임 속도의 프리뷰와 동영상을 구현할 수 있는 이점이 있다.
이상, 상기 설명에 의해 당업자라면 본 발명의 기술적 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이며, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위 및 그와 균등한 범위에 의하여 정해져야 한다.
100: 카메라 모듈 110: 다수의 렌즈부
111: 메인 렌즈부 112: 서브 렌즈부
120: 멀티 이미져 121: 메인 이미지 센서
122: 서브 이미지 센서

Claims (9)

  1. 인쇄회로기판;
    상기 인쇄회로기판에 배치되는 멀티 이미저;
    상기 멀티 이미저에 배치되는 이미지 센서; 및
    상기 이미지 센서와 대응되는 위치에 배치되는 렌즈를 포함하고,
    상기 이미지 센서는 복수의 이미지 센서를 포함하고,
    상기 복수의 이미지 센서는 상기 멀티 이미저의 중앙에 배치되는 메인 이미지 센서와, 적어도 일부가 상기 메인 이미지 센서와 이격되는 복수의 서브 이미지 센서를 포함하고,
    상기 렌즈는 복수의 렌즈를 포함하고,
    상기 복수의 렌즈는 상기 메인 이미지 센서와 대응되는 위치에 배치되는 메인 렌즈와, 상기 메인 렌즈와 이격되고 상기 복수의 서브 이미지 센서와 대응되는 위치에 배치되는 복수의 서브 렌즈를 포함하고,
    상기 메인 이미지 센서의 크기는 상기 복수의 서브 이미지 센서의 크기보다 크게 형성되고,
    상기 메인 렌즈의 직경은 상기 복수의 서브 렌즈의 직경보다 크게 형성되고,
    상기 복수의 서브 이미지 센서는 광축을 기준으로 대칭으로 배치되고,
    상기 메인 렌즈와 상기 복수의 서브 렌즈 모두는 상기 메인 렌즈의 중심을 지나고 상기 메인 렌즈의 광축 방향에 수직인 방향으로 연장되는 가상의 제1직선 상에 배치되고,
    상기 메인 이미지 센서와 상기 복수의 서브 이미지 센서 모두는 상기 메인 이미지 센서의 중심을 지나고 상기 가상의 제1직선과 평행한 가상의 제2직선 상에 배치되며,
    상기 복수의 서브 이미지 센서는 12개의 서브 이미지 센서를 포함하고,
    상기 멀티 이미저는 제1 내지 제4측면과, 상기 제1 내지 제4측면 사이에 배치되는 제1 내지 제4코너를 포함하고,
    상기 12개의 서브 이미지 센서 중 4개의 서브 이미지 센서는 각각 상기 멀티 이미저의 상기 제1 내지 제4코너에 배치되고,
    상기 12개의 서브 이미지 센서 중 나머지 서브 이미지 센서는 상기 제1 내지 제4측면에 배치되며,
    상기 메인 이미지 센서는 상기 서브 이미지 센서보다 높은 화소수를 포함하며,
    상기 메인 이미지 센서의 컬러필터는 적색(Red), 녹색(Green) 및 청색(Blue)의 컬러필터가 혼합된 RGB 픽셀 어레이를 포함하고,
    상기 12개의 서브 이미지 센서는 청색(Blue) 컬러필터 그룹, 녹색(Green) 컬러필터 그룹, 적색(Red) 컬러 필터그룹으로 구획되는 카메라 모듈.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 이미지 센서 각각은 실리콘 웨이퍼와, 상기 실리콘 웨이퍼 내에 배치되는 복수의 수광소자와, 상기 실리콘 웨이퍼의 상면 상기 복수의 수광소자와 대응되는 위치에 배치되는 컬러필터와, 상기 컬러필터의 상면에 배치되는 커버 글래스를 포함하는 카메라 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 서브 이미지 센서는 단일 컬러필터를 포함하는 카메라 모듈.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 서브 이미지 센서는 서로 다른 색상의 컬러필터를 포함하는 카메라 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈의 외측에 배치되는 액추에이터와, 상기 인쇄회로기판과 상기 액추에이터 사이에 배치되는 베이스와, 내부에 상기 렌즈와 상기 액추에이터를 수용하고 외관을 형성하는 커버캔을 포함하는 카메라 모듈.
  9. 삭제
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