KR102241519B1 - 카메라 모듈 - Google Patents

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KR102241519B1
KR102241519B1 KR1020140085997A KR20140085997A KR102241519B1 KR 102241519 B1 KR102241519 B1 KR 102241519B1 KR 1020140085997 A KR1020140085997 A KR 1020140085997A KR 20140085997 A KR20140085997 A KR 20140085997A KR 102241519 B1 KR102241519 B1 KR 102241519B1
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Abstract

실시예는 전원을 인가하는 기판; 상기 기판 상에 배치되는 렌즈부; 상기 렌즈부의 광 경로 상에 배치되며 두께가 변형 가능한 멤브레인과, 상기 멤브레인 상에 배치되어 개별적으로 구동됨으로써 상기 멤브레인의 두께 또는 형상을 변형시키는 복수 개의 액추에이터를 포함하며, 상기 렌즈부 상에 배치되는 액추에이터부; 및 상기 액추에이터와 기판을 전기적으로 연결하는 통전부;를 포함하는 카메라 모듈을 제공한다.

Description

카메라 모듈{CAMERA MODULE}
본 발명의 실시예는 구조가 개선된 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 피사체를 명확하게 이미지화하기 위해 A.F(Auto Focusing) 기능을 가지며, 렌즈를 광축 방향으로 이동하여 피사체를 포커싱한다.
그러나, 종래의 카메라 모듈의 경우 이러한 포커싱 기능은 사용자가 지정한 하나의 피사체에 대한 포커싱을 수행할 수만 있으며, 포커싱된 전체 영역에서 일부 영역에 대해서만 다른 포커싱을 할 수 없다.
실시예는 하나의 활상 영역에서 각기 다른 포커싱 기능을 수행할 수 있는 카메라 모듈을 제공함에 있다.
실시예는 전원을 인가하는 기판; 상기 기판 상에 배치되는 렌즈부; 상기 렌즈부의 광 경로 상에 배치되는 멤브레인; 상기 멤브레인 상에 배치되어 상기 멤브레인의 두께 또는 형상을 조정하는 복수 개의 액추에이터; 상기 액추에이터와 기판을 전기적으로 연결하는 통전부;를 포함하는 카메라 모듈을 제공한다.
또한, 상기 복수 개의 액추에이터는 상기 멤브레인의 일측에 배치될 수 있다.
또한, 상기 복수 개의 액추에이터는 상기 멤브레인의 양측에 상호 대향되도록 배치될 수 있다
또한, 상기 복수 개의 액추에이터는 상기 멤브레인 상에 링 형상을 갖도록 등 간격으로 배치될 수 있다.
또한, 상기 각각의 액추에이터는 피에조 또는 멤스 액추에이터일 수 있다.
또한, 상기 각각의 액추에이터는 인가되는 전원의 크기에 따라 상기 멤브레인의 변형률을 조절할 수 있다.
또한, 상기 액추에이터부는 상기 렌즈부와 멤브레인 사이에서 상기 렌즈부의 광 경로 상에 배치되는 폴리머, 또는 광학유(Optical Oil)를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 액추에이터부는 상기 멤브레인이 상기 렌즈부 상측에 이격되어 배치되도록 상기 렌즈부와 멤브레인 사이에 배치되는 프레임부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 프레임부는 실리콘 재질로써 형성될 수 있다.
또한, 상기 통전부는 전자회로 패턴으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 통전부의 일단은 상기 각각의 액추에이터의 단자와 전도성 에폭시로 연결될 수 있다.
또한, 상기 렌즈부의 광 경로에 대응되도록 상기 기판 상에 실장되는 이미지센서를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 렌즈부를 수용하는 홀더부와, 상기 홀더부 및 액추에이터부를 수용하여 외관을 형성하는 커버캔을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 홀더부와 상기 커버캔 사이에 배치되는 절연부를 더 포함할 수 있다.
한편, 다른 실시예는 전원을 인가하는 기판; 상기 기판 상에 배치되는 렌즈부; 상기 렌즈부의 광 경로 상에 배치되는 플라스틱 필름과, 상기 플라스틱 필름 상에 배치되어 상기 플라스틱 필름의 두께 또는 형상을 조정하는 복수 개의 액추에이터와, 상기 렌즈부와 플라스틱 필름 사이에서 상기 렌즈부의 광 경로 상에 배치되는 폴리머를 포함하며, 상기 렌즈부 상에 배치되는 액추에이터부; 및 상기 액추에이터와 기판을 전기적으로 연결하는 통전부;를 포함하는 카메라 모듈을 제공할 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 멤브레인에 복수 개의 액추에이터를 배치하여 광 경로의 굴절률을 국부적으로 제어할 수 있기 때문에, 이미지센서에 수광되는 전체 이미지 중에서 여러 부분의 포커싱 위치를 자유롭게 변경가능한 카메라 모듈을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 측면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액추에이터의 부분 절단 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액추에이터의 상면도.
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.
이하, 도면을 참조하여 실시예의 카메라 모듈을 상세하게 설명하자면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 측면도, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액추에이터의 부분 절단 사시도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액추에이터의 상면도이다.
실시예에 따른 카메라 모듈(100)은 기판(110), 렌즈부(130), 액추에이터부(150) 및 통전부(170)를 포함할 수 있다. 또한, 실시예는 이미지센서(120), 홀더부(140), 커버캔(160)을 더 포함할 수 있다.
상기 커버캔(160)은 후술할 홀더부(140) 및 액추에이터부(150)를 수용하여 카메라 모듈(100)의 외관을 형성할 수 있다. 도시된 것과 같이, 상기 커버캔(160)은 상측면에 개구부가 형성되고, 하측면이 개방되는 직육면체의 형상으로 형성될 수 있으나, 이러한 커버캔(160)의 형상은 이에 한정되는 것은 아니다. 요컨대, 커버캔(160)의 형상은 상측에서 보았을 때 4각 형상 또는 8각 형상일 수도 있으며, 그 외의 모든 형상으로 구현될 수 있다.
상기 커버캔(160)은 내부 구성요소를 보호하기 위해, 외부의 충격, 외부 오염물질 침투방지 또는 외부의 전파 간섭으로부터 카메라 모듈(100)의 구성요소를 보호하는 기능도 수행할 수 있다. 따라서, 상기 커버캔(160)은 철, 알루미늄과 같은 금속재로 형성될 수 있으며, 부식방지를 위해 니켈과 같은 금속으로 도금처리를 할 수도 있다.
기판(110)은 인쇄회로기판(Printed Circuit Board) 또는 연성기판(Flexible Printed Circuit Board)으로 구현될 수 있으며, 각종 소자가 실장될 수 있다. 이 중, 이미지센서(120)는 후술할 렌즈부(130)의 광 경로(O) 상에 대응되게 위치하도록 상기 기판(110) 상에 실장될 수 있으며, 이러한 이미지센서(120)는 렌즈를 통해 입사된 대상물의 광 신호를 전기적 신호로 변환한다.
또한, 기판(110)은 복수 개의 단자부(111)가 형성되어 있으며, 이러한 단자부(111)는 후술할 통전부(170) 또는 액추에이터부(150)와 와이어 본딩이나, Ag 에폭시와 같은 전도성 에폭시 본딩, 또는 직접적으로 전기적 연결되어 전원을 인가한다.
상기 렌즈부(130)는 렌즈 배럴일 수 있으며, 이에 한정하지 않고, 렌즈를 지지할 수 있는 구조라면 어느 것이든 포함될 수 있다. 실시예는 상기 렌즈부(130)가 렌즈 배럴인 경우를 예를 들어 설명한다. 상기 렌즈부(130)는 후술할 인쇄회로기판(110)의 상측에 설치되며, 이미지센서(120)와 대응되는 위치에 배치된다. 이러한 렌즈부(130)는 한 개 이상의 렌즈가 구비될 수 있으며, 도시된 렌즈부(130)는 3매 렌즈이나 이에 한정되지 않는다.
상기 홀더부(140)는 상기 렌즈부(130)를 수용할 수 있다. 구체적으로, 상기 홀더부(140)는 상기 렌즈부(130)를 고정하며, 이러한 렌즈부(130)와 홀더부(140)의 결합방식은 나사산을 홀더부(140)의 내주면과 렌즈부(130)의 외주면에 각각 형성하여 체결하는 나사산 결합방식을 사용할 수도 있으나, 접착제를 사용하는 무나사산 방식으로써 결합할 수도 있다. 물론, 나사산 결합 방식에서도 나사산 체결 후 접착제를 사용하여 상호 간에 더욱 견고한 장착을 도모할 수도 있다.
상기 홀더부(140)의 외측에는 금속재질의 커버캔(160)이 씌워지므로, 후술할 통전부(170)와 커버캔(160)의 쇼트를 방지하기 위해 상기 홀더부(140)와 커버캔(160) 사이에 절연부(180)가 배치될 수 있다. 이러한 절연부(180)는 커버캔(160)으로부터 내부 구성요소의 쇼트를 방지함과 동시에 상기 홀더부(140)를 커버캔(160)에 접착 고정하는 역할을 할 수도 있다.
상기 액추에이터부(150)는 멤브레인(151), 복수 개의 액추에이터(152)를 포함할 수 있으며, 폴리머(153) 또는 프레임(155)을 더 포함할 수 있다.
상기 멤브레인(151)은 상기 렌즈부(130)의 광 경로(O) 상에 배치되며 두께가 변형 가능하도록 형성된다. 이러한 멤브레인(151)은 상기 액추에이터(152)에 전원이 인가되기 전인 초기 상태에서 굴절률을 갖지 않도록 배치될 수 있으며, 두께가 변형 가능하도록 형성된 플라스틸 필름으로 대체될 수 있다.
상기 액추에이터(152)는 상기 이미지센서(120)에 결상되는 이미지의 초점을 자동으로 조정하기 위해 상기 멤브레인(151) 상에 복수 개가 배치되며, 개별적으로 구동됨으로써 상기 멤브레인(151)의 두께 또는 형상을 조정함으로써 초점을 조정한다.
구체적으로, 상기 복수 개의 액추에이터(152)는 상기 멤브레인(151) 상에 링 형상을 갖도록 등 간격으로 배치되어 중앙의 글래스 면(151a)을 조정하여 입사 광의 굴절률을 국부적으로 제어할 수 있다. 이러한 액추에이터(152) 각각은 개별적으로 상기 기판(110)으로부터 전원을 인가받아 개별적으로 구동될 수 있다.
이러한 액추에이터(152)는 멤스 액추에이터(MEMS actuator), 마이크로 액추에이터(micro actuator), 피에조 액추에이터(piezo actuator) 등의 하나로 구성될 수 있으며 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 액추에이터(152)는 상기 이미지센서(120)에 결상되는 화상의 오토포커싱 기능, 손떨림 방지 기능, 셔터 기능, 줌 기능 등을 수행할 수 있다.
또한, 상기 복수 개의 액추에이터(152)는 상기 멤브레인(151)의 일측 또는 양측에 배치될 수 있으며, 양측에 배치될 경우에는 액추에이터(152) 각각이 상호 대향되도록 배치되어 상기 멤브레인(151)의 변형률을 효율적으로 제어할 수 있다. 구체적으로, 상기 각각의 액추에이터(152)는 인가되는 전원의 크기에 따라 상기 멤브레인(151)의 변형률을 조절할 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 복수 개의 액추에이터(152)는 총 4개의 액추에이터(152a, 152b, 152c, 152d)가 상기 멤브레인(151) 상에 링 형상을 갖도록 등 간격으로 배치될 수 있으며, 예를 들어, 제1 액추에이터(152a)에 전원이 인가되면 제1 액추에이터(152a) 근방의 멤브레인(151) 내측면의 두께는 얇아지고, 반대로 제3 액추에이터(152c) 근방의 멤브레인(151)의 내측면의 두께는 두꺼워진다.
이러한 변형을 렌즈적 관점에서 보자면, 제1 액추에이터(152a)의 구동에 따라 제3 액추에이터(152c) 근방의 내측면이 볼록렌즈 형상이 되며, 이는 국부적으로 제3 액추에이터(152c) 근방을 통과하는 피사체를 근거리로 포커싱하는 효과를 가지게 된다.
이러한 포커싱은 상기 각각의 액추에이터(152)에 인가되는 전원의 크기에 따라 상기 멤브레인(151)의 변형률이 가변될 수 있으므로 포커싱 거리가 가변될 수 있다.
상기 폴리머(153, polymer)는 상기 렌즈부(130)와 멤브레인(151) 사이에서 상기 렌즈부(130)의 광 경로(O) 상에 배치되며, 광학유(Optical Oil) 또는 공기와 같은 비굴절 투과성 매질로 대체될 수 있다. 이러한 폴리머(153)는 경질이 아닌 말랑말랑한 재질로 형성되어 상기 액추에이터(152)에 의한 멤브레인(151)의 조정에 영향이 없도록 할 수 있다.
또한, 상기 폴리머(153)를 지지하기 위한 비굴절성 글래스(154)가 상기 폴리머(153)의 하측에 배치될 수 있다.
상기 프레임(155)은 상기 멤브레인(151)이 상기 렌즈부(130) 상측에 이격되어 배치되도록 상기 렌즈부(130)와 멤브레인(151) 사이에 배치되며, 실리콘 재질로써 형성될 수 있다. 이러한 프레임(155)은 필요한 경우 통전성을 갖도록 형성될 수 있고, 상기 통전부(170)는 전자회로 패턴으로 상기 프레임(155) 및/또는 홀더부(140)의 표면에 MID 기술 등을 이용하여 상기 액추에이터(152)와 기판(110)을 전기적으로 연결할 수 있다. 이러한 통전부(170)와 기판(110)의 단자부 또는 액추에이터(152)의 단자부는 와이어 본딩이나, Ag 에폭시와 같은 전도성 에폭시 본딩, 또는 직접적으로 전기적 연결될 수 있다. 실시예에서는 Ag 에폭시(10)를 사용하여 액추에이터(152) 각각의 단자와 통전부(170)를 연결하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
따라서, 본 발명의 실시예는 멤브레인(151)에 복수 개의 액추에이터(152)를 배치하여 광 경로(O)의 굴절률을 국부적으로 제어할 수 있기 때문에, 이미지센서(120)에 수광되는 전체 이미지 중에서 여러 부분의 포커싱 위치를 자유롭게 변경할 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: 기판
120: 이미지센서 130: 렌즈부
140: 홀더부 150: 액추에이터부
151: 멤브레인 152: 액추에이터
153: 폴리머 154: 글래스
155: 프레임 160: 커버캔
170: 통전부 180: 절연부

Claims (20)

  1. 인쇄회로기판;
    상기 인쇄회로기판에 배치되는 이미지 센서;
    상기 인쇄회로기판 상에 배치되는 홀더;
    상기 홀더에 결합되는 렌즈;
    상기 홀더의 상면과 측면을 감싸는 커버 캔;
    상기 렌즈의 상면에 배치되는 액추에이터부; 및
    상기 홀더에 배치되어 상기 인쇄회로기판과 상기 액추에이터부를 전기적으로 연결하는 통전부를 포함하고,
    상기 액추에이터부는 상기 렌즈의 광축 상에 배치되는 멤브레인과, 상기 멤브레인에 배치되고 서로 이격되는 복수의 액추에이터를 포함하고,
    상기 복수의 액추에이터는 상기 멤브레인의 제1영역을 변형시키는 제1액추에이터와, 상기 멤브레인의 제2영역을 변형시키는 제2액추에이터를 포함하고,
    상기 제1 및 제2액추에이터는 상기 인쇄회로기판으로부터 전원을 각각 인가받아 개별적으로 구동되어 상기 멤브레인의 상기 제1영역과 상기 멤브레인의 상기 제2영역을 상기 광축에 대하여 대칭되지 않도록 변형시키는 카메라 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 액추에이터는 상기 멤브레인의 일측에 배치되는 카메라 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 액추에이터는 상기 멤브레인의 양측에 상호 대향되도록 배치되는 카메라 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판은 복수의 단자부가 형성되어 상기 통전부 또는 상기 액추에이터부와 전기적으로 연결되어 전원을 인가하는 카메라 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 액추에이터는 피에조 또는 멤스 액추에이터인 카메라 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 액추에이터는 인가되는 전원의 크기에 따라 상기 멤브레인의 변형률을 조절하는 카메라 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 액추에이터부는 상기 렌즈와 멤브레인 사이에서 상기 렌즈의 광축 상에 배치되는 폴리머, 또는 광학유(Optical Oil)를 포함하는 카메라 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 액추에이터부는,
    상기 멤브레인이 상기 렌즈 상측에 이격되어 배치되도록 상기 렌즈와 멤브레인 사이에 배치되는 프레임을 포함하는 카메라 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 프레임은 실리콘 재질로써 형성되는 카메라 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 통전부는 전자회로 패턴으로 형성되는 카메라 모듈.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 통전부의 일단은 상기 복수의 액추에이터의 단자와 전도성 에폭시로 연결되는 카메라 모듈.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2액추에이터에 전원이 인가되면, 상기 제1액추에이터의 주변 멤브레인의 두께는 얇아지고, 상기 제2액추에이터의 주변 멤브레인의 두께는 두꺼워지는 카메라 모듈.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 멤브레인은 상기 광축 상에 배치되는 글래스 면을 포함하고,
    상기 복수의 액추에이터는 상기 멤브레인의 상기 글래스 면을 변형시키는 카메라 모듈.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 홀더와 상기 커버 캔 사이에 배치되는 절연부를 포함하는 카메라 모듈.
  15. 제8항에 있어서,
    상기 프레임에는 전자회로 패턴이 형성되어 통전성을 갖는 카메라 모듈.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 액추에이터는 상기 이미지 센서에 결상되는 화상의 오토포커싱 기능, 손떨림 방지 기능, 셔터 기능 및 줌 기능을 수행하는 카메라 모듈.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 액추에이터는 상기 멤브레인의 형상을 다양한 방향으로 변형시키는 카메라 모듈.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈와 상기 홀더는 나사산을 상기 홀더의 내주면과 상기 렌즈의 외주면에 각각 형성하여 결합하는 카메라 모듈.
  19. 제7항에 있어서,
    상기 렌즈와 상기 폴리머 사이에 배치되어 상기 폴리머를 지지하는 비굴절성 글래스를 포함하는 카메라 모듈.
  20. 제1항의 카메라 모듈을 포함하는 휴대단말기.
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