KR102450595B1 - 적외선 이미지 센서 및 적외선 카메라 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시 예에 따른 적외선 이미지 센서는, 제1 IC; 렌즈 모듈을 통과한 적외선을 감지하도록 제1 IC의 일면 상에 배치되는 볼로미터; 제1 IC와 볼로미터의 사이를 전기적으로 연결시키는 비아; 및 제1 IC와 볼로미터의 사이에 배치된 반사층; 을 포함하고, 제1 IC는 볼로미터에 대해 아날로그 처리하여 적외선 감지 정보를 생성하는 RO(Read-Out) 요소와 볼로미터에 기반하여 디지털 처리하여 적외선 영상 정보를 생성하는 ISP(Image Signal Process) 요소 중 적어도 하나를 포함하고, 렌즈 모듈과 볼로미터 간의 위치관계를 조절하도록 AF(Auto Focus) 제어 요소 및 OIS(Optical Image Stabilization) 제어 요소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 적외선 이미지 센서 및 적외선 카메라 모듈에 관한 것이다.
물체가 방사하는 적외선을 이용하여 빛이 없는 환경에서도 사물을 볼 수 있도록 하는 적외선 영상 장치는 현 재 군사용, 의료용 및 산업용으로 널리 사용되고 있다. 과거의 적외선 영상 시스템은 주로 군수분야를 중심으로 발전해왔으나, 최근 들어 자동차 시야 보조 장치 및 보안 카메라와 같은 민수분야를 중심으로 시장이 급속 하게 확대되고 있다. 최근 모바일, 웨어어블용으로 사용하기 위해 연구 개발이 진행되고 있으며 이에 따라 소형, 저전력의 휴대용 적외선 카메라에 대한 필요성이 증가하고 있다.
본 발명은 적외선 이미지 센서 및 적외선 카메라 모듈을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 적외선 이미지 센서는, 제1 IC; 렌즈 모듈을 통과한 적외선을 감지하도록 상기 제1 IC의 일면 상에 배치되는 볼로미터; 상기 제1 IC와 상기 볼로미터의 사이를 전기적으로 연결시키는 비아; 및 상기 제1 IC와 상기 볼로미터의 사이에 배치된 반사층; 을 포함하고, 상기 제1 IC는 상기 볼로미터에 대해 아날로그 처리하여 적외선 감지 정보를 생성하는 RO(Read-Out) 요소와 상기 볼로미터에 기반하여 디지털 처리하여 적외선 영상 정보를 생성하는 ISP(Image Signal Process) 요소 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 렌즈 모듈과 상기 볼로미터 간의 위치관계를 조절하도록 AF(Auto Focus) 제어 요소 및 OIS(Optical Image Stabilization) 제어 요소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 적외선 이미지 센서는, 서로 적층된 제1 및 제2 IC; 렌즈 모듈을 통과한 적외선을 감지하도록 상기 제1 및 제2 IC 중 하나의 일면 상에 배치되는 볼로미터; 상기 제1 및 제2 IC 중 하나와 상기 볼로미터의 사이를 전기적으로 연결시키는 비아; 및 상기 제1 및 제2 IC 중 하나와 상기 볼로미터의 사이에 배치된 반사층; 을 포함하고, 상기 제1 IC는 상기 볼로미터에 대해 아날로그 처리하여 적외선 감지 정보를 생성하는 RO(Read-Out) 요소와 상기 볼로미터에 기반하여 디지털 처리하여 적외선 영상 정보를 생성하는 ISP(Image Signal Process) 요소 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 제2 IC는 상기 렌즈 모듈과 상기 볼로미터 간의 위치관계를 조절하도록 AF(Auto Focus) 제어 요소 및 OIS(Optical Image Stabilization) 제어 요소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 적외선 카메라 모듈은, 상기 적외선 이미지 센서; 상기 적외선 이미지 센서로 향하는 적외선이 통과하도록 배치된 렌즈 모듈; 상기 렌즈의 위치 및 가속도 중 적어도 하나를 감지하도록 배치되고 감지 결과를 상기 적외선 이미지 센서로 제공하는 센서; 및 상기 적외선 이미지 센서의 AF 제어 요소 및 OIS 제어 요소 중 적어도 하나에 기반한 상기 렌즈 모듈이 이동할 거리에 대응되는 값에 기반하여 상기 렌즈 모듈의 위치 및 가속도 중 적어도 하나를 제어하도록 상기 렌즈 모듈을 구동하는 구동기; 를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 적외선 이미지 센서 및 적외선 카메라 모듈은, 선명한 적외선 감지 정보 및/또는 적외선 영상 정보를 얻을 수 있으며, 이를 구현하기 위한 사이즈 및/또는 비용을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 적외선 이미지 센서의 집적회로(IC)가 1개인 구조를 나타낸 도면이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 적외선 이미지 센서의 집적회로(IC)가 복수개인 구조를 나타낸 도면이다.
도 3a는 도 1에 도시된 적외선 이미지 센서를 나타낸 블록도이다.
도 3b는 도 2a에 도시된 적외선 이미지 센서를 나타낸 블록도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 적외선 이미지 센서의 AF/ OIS 제어 요소에 사용될 수 있는 위치/가속도 정보를 추출하는 변형적 구조를 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 적외선 이미지 센서 및 적외선 카메라 모듈을 나타낸 측면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 카메라 모듈의 결합 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 카메라 모듈의 분해 사시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 적외선 카메라 모듈의 분해 사시도이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 적외선 이미지 센서의 집적회로(IC)가 복수개인 구조를 나타낸 도면이다.
도 3a는 도 1에 도시된 적외선 이미지 센서를 나타낸 블록도이다.
도 3b는 도 2a에 도시된 적외선 이미지 센서를 나타낸 블록도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 적외선 이미지 센서의 AF/ OIS 제어 요소에 사용될 수 있는 위치/가속도 정보를 추출하는 변형적 구조를 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 적외선 이미지 센서 및 적외선 카메라 모듈을 나타낸 측면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 카메라 모듈의 결합 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 카메라 모듈의 분해 사시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 적외선 카메라 모듈의 분해 사시도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 적외선 이미지 센서의 집적회로(IC)가 1개인 구조를 나타낸 도면이고, 도 3a는 도 1에 도시된 적외선 이미지 센서를 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 적외선 카메라 모듈(80a)은 본 발명의 일 실시 예에 따른 적외선 이미지 센서(40a)를 포함할 수 있으며, 적외선 이미지 센서(40a)는, 볼로미터(10), 반사층(15), 비아(20) 및 제1 IC(31a)를 포함할 수 있다.
적외선(IR)은 볼로미터(10)에 의해 흡수될 수 있다. 이때, 볼로미터(10)의 전기적 파라미터(예: 저항값, 전류, 전압)는 적외선(IR)을 흡수함에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 볼로미터(10)가 배치된 위치의 적외선 정보는 볼로미터(10)의 전기적 파라미터를 통해 검출될 수 있다.
예를 들어, 볼로미터(10)는 복수의 볼로미터 셀이 2차원적으로 배열된 구조를 가질 수 있다. 적외선 이미지는 복수의 볼로미터 셀 각각의 적외선 정보의 조합에 기반하여 만들어질 수 있다.
예를 들어, 볼로미터(10)는 산화바나듐(VOx) 및/또는 비정질실리콘을 포함할 수 있으며, 실리콘 웨이퍼 공정을 통해 구현될 수 있다. 따라서, 볼로미터(10)와 제1 IC(31a)의 결합 구조는 효율적으로 구현될 수 있다.
제1 IC(31a)이 렌즈 모듈을 통과한 적외선(IR)의 경로에 배치될 경우, 볼로미터(10)는 적외선(IR)을 감지할 수 있다.
반사층(15)은 제1 IC(31a)와 볼로미터(10)의 사이에 배치될 수 있으며, 적외선(IR)을 반사할 수 있다. 제1 IC(31a)의 상면은 반사층(15)의 배치공간으로 사용될 수 있다. 반사층(15)과 볼로미터(10) 사이의 이격 거리는 적외선(IR)의 파장의 1/4배에 대응될 수 있다.
비아(20)는 제1 IC(31a)와 볼로미터(10)의 사이를 전기적으로 연결시킬 수 있으며, 볼로미터(10)의 전기적 파라미터(예: 저항값, 전류, 전압)의 전송경로로 사용될 수 있다.
예를 들어, 비아(20)의 개수는 볼로미터(10)의 복수의 볼로미터 셀의 개수의 n배(n은 자연수)일 수 있으며, 비아(20)의 z방향 길이는 반사층(15)과 볼로미터(10) 사이의 이격 거리가 적외선(IR)의 파장의 1/4배에 대응되도록 설계될 수 있다.
제1 IC(31a)는 볼로미터(10)에 대해 아날로그 처리하여 적외선 감지 정보를 생성하는 RO(Read-Out) 요소와 볼로미터(10)에 기반하여 디지털 처리하여 적외선 영상 정보를 생성하는 ISP(Image Signal Process) 요소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예를 들어, RO 요소는 볼로미터(10)의 복수의 볼로미터 셀 각각에 바이어스 전압(또는 전류)을 공급하는 바이어스 제공 회로와, 볼로미터(10)의 노출 시간 제어를 위한 타이밍 회로와, 볼로미터(10)의 노출 시간 동안 적분된 열 에너지를 적외선 감지 정보(예: 아날로그 전압)로 변환하여 출력하는 감지 회로 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예를 들어, ISP 요소는 상기 적외선 감지 정보(예: 아날로그 전압)을 디지털 값으로 변환하는 아날로그-디지털 변환 회로를 포함할 수 있고, 상기 디지털 값의 잡음을 제거하고 볼로미터(10)의 복수의 볼로미터 셀의 위치별 감도 균일성을 향상시키기 위한 NUC(Non-Uniformity Correction) 보정부와 적외선(IR)에 대응되는 피사체의 온도를 산출하는 온도 산출부를 포함하여 적외선 영상 정보를 생성하는 이미지 파이프라인(image pipeline)을 포함할 수 있고, 적외선 영상 정보를 어플리케이션 프로세서로 전송하기 위한 시리얼(serial) 전송부를 포함할 수 있다. 시리얼 전송부는 SPI 통신이나 MIPI 통신을 이용할 수 있다. 설계에 따라, ISP 요소는 교정 데이터를 저장하기 위한 OTP 메모리와, 복수의 클럭(clock)을 발생시키기 위한 PLL 회로 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
또한, 제1 IC(31a)는 렌즈 모듈과 볼로미터(10) 간의 위치관계를 조절하도록 AF(Auto Focus) 제어 요소 및 OIS(Optical Image Stabilization) 제어 요소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예를 들어, AF 제어 요소는 렌즈 모듈과 볼로미터(10) 간의 위치관계가 렌즈 모듈에 포함될 수 있는 적어도 하나의 렌즈의 초점이 최적화되지 않은 상태에서 상기 초점이 최적화되도록 렌즈 모듈을 z방향(예: 적외선 방향)으로 이동시킬 거리에 대응되는 값을 생성하도록 구성된 AF 제어 로직을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 AF 제어 로직은 렌즈 모듈의 현재의 위치 정보 및/또는 가속도 정보를 피드백받을 수 있고, PID제어를 통해 z방향으로 이동시킬 거리에 대응되는 값을 생성할 수 있다.
OIS 제어 요소는 렌즈 모듈 및/또는 볼로미터(10)가 사람의 손떨림 등으로 인해 x방향 및/또는 y방향(예: 적외선에 수직한 방향)으로 움직임에 따라 적외선 이미지에 블러(blur)가 발생하는 것을 광학적으로 보정하도록 렌즈 모듈을 x방향 및/또는 y방향으로 이동시킬 거리에 대응되는 값을 생성하도록 구성된 OIS 제어 로직을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 OIS 제어 로직은 렌즈 모듈의 현재의 위치 정보 및/또는 가속도 정보를 피드백받을 수 있고, PID제어를 통해 x방향 및/또는 y방향으로 이동시킬 거리에 대응되는 값을 생성할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시 예에 따른 적외선 이미지 센서(40a)는 더욱 선명한 적외선 영상 정보를 얻을 수 있다. 제1 IC(31a)는 RO 요소 및/또는 ISP 요소를 포함하고, AF 제어 요소 및/또는 OIS 제어 요소를 포함하므로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 적외선 이미지 센서(40a)는 하나의 집적회로를 포함하여 선명한 적외선 영상 정보를 얻을 수 있으며, 선명한 적외선 영상 정보를 얻기 위한 적외선 이미지 센서(40a)의 사이즈는 축소될 수 있으며, 선명한 적외선 영상 정보를 얻기 위한 적외선 이미지 센서(40a)를 구현하기 위한 비용은 감소할 수 있다.
적외선 이미지 센서(40a)나 적외선 카메라 모듈(80a)의 용도(예: 휴대용 단말기, 설치형 카메라 등)나 규격(예: 해상도, 영상의 프레임 주파수, 색상 구현, HDR 사용 등)에 따라, 제1 IC(31a)는 AF 제어 요소와 OIS 제어 요소 중 하나만 포함할 수 있고, AF 제어 요소와 OIS 제어 요소 둘 다 포함할 수 있다.
제1 IC(31a)는 적외선 영상 정보를 제1 IC(31a)의 외부로 출력하고, 렌즈 모듈이 이동할 거리에 대응되는 값을 제1 IC(31a)의 외부로 출력할 수 있다. 예를 들어, 제1 IC(31a)는 제1 핀을 통해 적외선 영상 정보를 어플리케이션 프로세서로 전송할 수 있으며, 제2 핀을 통해 렌즈 모듈이 이동할 거리에 대응되는 값을 구동기(53a)로 전송할 수 있다.
구동기(53a)는 기판(55, 55a)에 배치될 수 있다. 예를 들어, 구동기(53a)는 코일을 포함할 수 있으며, 렌즈 모듈이 이동할 거리에 대응되는 구동 전류를 제1 IC(31a)로부터 전달받을 수 있으며, 로렌츠 힘을 통해 렌즈 모듈에 배치될 수 있는 자성 구조와 상호작용을 하여 렌즈 모듈을 구동할 수 있다.
센서(57a)는 기판(55, 55a)에 배치될 수 있으며, 렌즈 모듈의 위치 정보 및 가속도 정보를 감지할 수 있다. 예를 들어, 센서(57a)는 홀 센서를 포함할 수 있으며, 렌즈 모듈에 배치될 수 있는 자성 구조가 형성하는 자속을 감지함으로써 렌즈 모듈의 위치를 감지할 수 있으며, 렌즈 모듈의 가속도를 감지하도록 자이로 센서를 포함할 수 있다.
제1 IC(31a)의 AF 제어 요소 및 OIS 제어 요소 중 적어도 하나는, 센서(57a)로부터 감지 결과를 제공받고, 센서(57a)의 감지 결과에 기반한 렌즈 모듈이 이동할 거리에 대응되는 값을 제1 IC(31a)의 외부로 출력할 수 있다.
도 3a를 참조하면, 도 1에 도시된 센서는 가속도 센서(57b) 및/또는 위치 센서(57c)를 포함할 수 있으며, 제1 IC(31a)는 적외선 영상 정보(interface)를 제1 IC(31a)의 외부(예: 어플리케이션 프로세서)로 전송할 수 있으며, 렌즈 모듈을 이동시킬 거리에 대응되는 값(예: 코일에 흐르는 구동 전류)을 구동기(53)로 제공할 수 있다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 적외선 이미지 센서의 집적회로(IC)가 복수개인 구조를 나타낸 도면이고, 도 3b는 도 2a에 도시된 적외선 이미지 센서를 나타낸 블록도이다.
도 2a를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 적외선 카메라 모듈(80b)은 본 발명의 일 실시 예에 따른 적외선 이미지 센서(40b)를 포함할 수 있으며, 적외선 이미지 센서(40b)는, 서로 적층된 복수의 IC(30b)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 복수의 IC(30b)는 인쇄회로와 같은 기판을 사이에 두지 않고 복수의 IC(30b)의 사이에 배치되는 도전성 패드(pad)나 TSV(Through Silicon Via)를 통해 서로 결합될 수 있다.
따라서, 복수의 IC(30b)의 사이즈와 도 1에 도시된 제1 IC의 사이즈는 서로 거의 차이가 없을 수 있다. 예를 들어, 복수의 IC(30b)의 z방향 길이가 도 1에 도시된 제1 IC의 그것에 비해 길 수 있다면, 복수의 IC(30b)의 x방향 및/또는 y방향 크기는 도 1에 도시된 제1 IC의 그것에 비해 작을 수 있다.
복수의 IC(30b)는 제1 IC(31b)와, 제1 IC(31b)의 타면 상에 배치된 제2 IC(32b)를 포함할 수 있다. 제1 IC(31b)는 RO(Read-Out) 요소를 포함할 수 있고, AF 제어 요소 및/또는 OIS 제어 요소를 포함할 수 있으며, 렌즈 모듈을 이동시킬 거리에 대응되는 값을 제1 IC(31b)의 외부로 출력할 수 있다. 제2 IC(32b)는 도 1에 도시된 제1 IC의 ISP 요소 중 적어도 일부분을 제1 IC(31b) 대신에 포함할 수 있으며, 적외선 감지 정보를 제1 IC(31b)로부터 제공받을 수 있으며, 적외선 영상 정보를 제2 IC(32b)의 외부로 출력할 수 있다.
도 3b를 참조하면, 제1 IC(31b)는 렌즈 모듈을 이동시킬 거리에 대응되는 값(예: 코일에 흐르는 구동 전류)을 구동기(53)로 제공할 수 있으며, 적외선 감지 정보를 제2 IC(32b)로 제공할 수 있으며, 제2 IC(32b)는 적외선 영상 정보(interface)를 제2 IC(32b)의 외부(예: 어플리케이션 프로세서)로 전송할 수 있다.
도 2 b를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 적외선 카메라 모듈(80c)은 본 발명의 일 실시 예에 따른 적외선 이미지 센서(40c)를 포함할 수 있으며, 적외선 이미지 센서(40c)는, 서로 적층된 복수의 IC(30c)를 포함할 수 있다. 복수의 IC(30c)는 제1 IC(31c) 및 제2 IC(32c)를 포함할 수 있다.
제1 IC(31c)는 RO 요소를 포함할 수 있으며, RO 요소의 처리 결과에 대응되는 적외선 감지 정보 또는 ISP 요소의 일부분의 처리 결과를 제2 IC(32c)로 제공할 수 있다. 제2 IC(32c)는 ISP 요소의 적어도 일부분을 포함할 수 있으며, AF 제어 요소 및/또는 OIS 제어 요소를 포함할 수 있으며, 적외선 영상 정보 및 렌즈 모듈을 이동시킬 거리에 대응되는 값을 제2 IC(32c)의 외부로 출력할 수 있다.
도 2 c를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 적외선 카메라 모듈(80d)은 본 발명의 일 실시 예에 따른 적외선 이미지 센서(40d)를 포함할 수 있으며, 적외선 이미지 센서(40d)는, 서로 적층된 복수의 IC(30d)를 포함할 수 있다. 복수의 IC(30d)는 제1 IC(31d) 및 제2 IC(32d)를 포함할 수 있다.
제1 IC(31d)는 RO 요소 및/또는 ISP 요소를 포함할 수 있으며, 적외선 영상 정보를 제1 IC(31d)의 외부로 출력할 수 있다. 제2 IC(32d)는 AF 제어 요소 및/또는 OIS 제어 요소를 포함할 수 있으며, 렌즈 모듈을 이동시킬 거리에 대응되는 값을 제2 IC(32d)의 외부로 출력할 수 있다.
도 2d를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 적외선 카메라 모듈(80e)은 본 발명의 일 실시 예에 따른 적외선 이미지 센서(40e)를 포함할 수 있으며, 적외선 이미지 센서(40e)는, 서로 적층된 복수의 IC(30e)를 포함할 수 있다. 복수의 IC(30e)는 제1 IC(31e), 제2 IC(32e) 및 제3 IC(33e)를 포함할 수 있다.
제3 IC(33e)는 제1 및 제2 IC(31e, 32e) 중 하나에 적층되거나 제1 및 제2 IC(31e, 32e)의 사이에 적층될 수 있다. 예를 들어, 제3 IC(33e)는 TSV(35e)나 도전성 패드(36e)를 통해 제1 및 제2 IC(31e, 32e)에 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 IC(31e)는 RO 요소를 포함할 수 있으며, 적외선 감지 정보를 제3 IC(33e)로 제공할 수 있다. 제2 IC(32e)는 AF 제어 요소 및/또는 OIS 제어 요소를 포함할 수 있으며, 렌즈 모듈을 이동시킬 거리에 대응되는 값을 제2 IC(32e)의 외부로 출력할 수 있다. 제3 IC(33e)는 ISP 요소를 포함할 수 있으며, 적외선 영상 정보를 제3 IC(33e)의 외부로 출력할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 적외선 이미지 센서의 AF/ OIS 제어 요소에 사용될 수 있는 위치/가속도 정보를 추출하는 변형적 구조를 나타낸 블록도이다.
도 4a를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 적외선 카메라 모듈(80f)은 본 발명의 일 실시 예에 따른 적외선 이미지 센서(40f)를 포함할 수 있으며, 제1 IC(31f)는 RO 요소(30-1), ISP 요소(30-2) 및 AF/OIS 요소(30-3)를 포함할 수 있다.
예를 들어, ISP 요소(30-2)는 위치/가속도 검출 요소(30-4)를 포함할 수 있다. 위치/가속도 검출 요소(30-4)는 RO 요소(30-1)에 의해 생성된 적외선 감지 정보 및/또는 ISP 요소(30-2)에 의해 생성된 적외선 영상 정보(interface)에 기반하여 렌즈 모듈의 위치 정보 및/또는 가속도 정보를 추출할 수 있다.
예를 들어, 위치/가속도 검출 요소(30-4)는 t시간의 적외선 영상 정보의 특정 픽셀의 위치와 (t+1)시간의 적외선 영상 정보의 특정 픽셀의 위치 간의 거리에 대응되는 상기 위치 정보를 생성할 수 있고, t시간의 특정 픽셀의 위치와 (t+1)시간의 특정 픽셀의 위치와 (t-1)시간의 특정 픽셀의 위치 간의 관계에 기반하여 상기 가속도 정보를 생성할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 적외선 카메라 모듈(80f)은 설계에 따라 위치 센서 및/또는 가속도 센서를 생략할 수 있다.
AF/OIS 요소(30-3)는 위치/가속도 검출 요소(30-4)에 의해 생성된 위치 정보 및/또는 가속도 정보에 기반한 렌즈 모듈을 이동시킬 거리에 대응되는 값을 구동기(53)로 제공할 수 있다.
도 4b를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 적외선 카메라 모듈(80g)은 본 발명의 일 실시 예에 따른 적외선 이미지 센서(40g)를 포함할 수 있으며, 제1 IC(31g)는 RO 요소(30-1) 및 ISP 요소(30-2)를 포함할 수 있으며, 제2 IC(32g)는 AF/OIS 요소(30-3) 및 위치/가속도 검출 요소(30-4)를 포함할 수 있다. 위치/가속도 검출 요소(30-4)는 ISP 요소(30-2)의 일부분일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 적외선 이미지 센서 및 적외선 카메라 모듈을 나타낸 측면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 적외선 카메라 모듈(80h)은 본 발명의 일 실시 예에 따른 적외선 이미지 센서(40h)를 포함할 수 있다.
적외선 카메라 모듈(80h)은 제1 부분(55b-1), 제2 부분(55b-2) 및 제3 부분(55b-3)을 가지는 기판을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 기판은 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)로 구현될 수 있으며, 제1, 제2 및 제3 부분(55b-1, 55b-2, 55b-3) 각각의 상면의 법선방향이 서로 다르도록 휘어질 수 있다. 상기 기판은 쉴드 케이스(64)에 의해 둘러싸일 수 있다.
적외선 이미지 센서(40h)는 기판의 제3 부분(55b-3)에 배치될 수 있으며, 기판의 배선에 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 구동기(53b-1)는 기판의 제1 부분(55b-1)에 배치될 수 있으며, OIS 요소에 기반하여 생성된 값을 적외선 이미지 센서(40h) 및 기판을 통해 제공받을 수 있으며, 제공받은 값에 따라 렌즈 모듈(63)에 대한 제1 구동력을 형성할 수 있다. 이때, 볼 베어링(72, 73)은 상기 제1 구동력에 따라 회전할 수 있으며, 렌즈 모듈(63)은 볼 베어링(72, 73)의 회전에 따라 x방향 및/또는 y방향으로 움직일 수 있다. 제1 구동기(53b-1)는 제1 코일을 포함할 수 있으며, 렌즈 모듈(63)에 배치된 제1 자성체(51b-1)와 상호작용을 함으로써 상기 제1 구동력을 형성할 수 있다.
제2 구동기(53b-2)는 기판의 제2 부분(55b-2)에 배치될 수 있으며, AF 요소에 기반하여 생성된 값을 적외선 이미지 센서(40h) 및 기판을 통해 제공받을 수 있으며, 제공받은 값에 따라 렌즈 모듈(63)에 대한 제2 구동력을 형성할 수 있다. 이때, 볼 베어링(71)은 상기 제2 구동력에 따라 회전할 수 있으며, 렌즈 모듈(63)은 볼 베어링(71)의 회전에 따라 z방향으로 움직일 수 있다. 제2 구동기(53b-2)는 제2 코일을 포함할 수 있으며, 렌즈 모듈(63)에 배치된 제2 자성체(51b-2)와 상호작용을 함으로써 상기 제2 구동력을 형성할 수 있다.
프레임(62)은 볼 베어링(71, 72, 73)의 회전에 따라 렌즈 모듈(63)이 움직이도록 볼 베어링(71, 72, 73)을 지지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 카메라 모듈의 결합 사시도이다.
도 6을 참조하면, 적외선 카메라 모듈(100)은 하우징 유닛(110) 및 렌즈 배럴(120)을 포함할 수 있고, 하우징 유닛(110)은 하우징(111) 및 쉴드 케이스(112)를 포함할 수 있다. 적외선 카메라 모듈(100)은 자동초점조절 기능과 손떨림보정 기능 중 적어도 하나를 구비할 수 있다. 일 예로, 적외선 카메라 모듈(100)이 자동초점조절 기능과 손떨림보정 기능을 수행하기 위하여, 렌즈 배럴(120)은 하우징 유닛(110)의 내부에서 광축 방향 및 광축의 수직 방향으로 각각 움직일 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 카메라 모듈의 분해 사시도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 카메라 모듈(200)은 쉴드 케이스(210), 렌즈 모듈(220), 하우징(230), 스토퍼(240), 액츄에이터(250), 및 볼 베어링부(270)를 포함할 수 있다.
렌즈 모듈(220)은 렌즈 배럴(221)과 렌즈 배럴(221)을 내부에 수용하는 렌즈 홀더(223)를 포함할 수 있다.
렌즈 배럴(221)은 피사체를 촬상하는 복수의 렌즈가 내부에 수용될 수 있도록 중공의 원통 형상일 수 있으며, 복수의 렌즈는 광축 방향(1)을 따라 렌즈 배럴(221)에 구비될 수 있다. 복수의 렌즈는 렌즈 모듈(220)의 설계에 따라 필요한 수만큼 적층되고, 각각 동일하거나 상이한 굴절률 등의 광학적 특성을 가질 수 있다.
렌즈 배럴(221)은 렌즈 홀더(223)와 결합할 수 있다. 일 예로, 렌즈 배럴(221)은 렌즈 홀더(223)에 구비된 중공에 삽입되며, 렌즈 배럴(221)과 렌즈 홀더(223)는 나사결합 방식으로 결합되거나 접착제를 통해 결합될 수 있다. 렌즈 모듈(220)은 하우징(230)의 내부에 수용되어 자동 초점 조정을 위하여 광축 방향(1)으로 이동될 수 있다.
액츄에이터(250)는 렌즈 모듈(220)을 광축 방향(1)으로 구동할 수 있다. 렌즈 모듈(220)을 광축 방향(1)으로 이동시키기 위하여, 액츄에이터(250)는 렌즈 홀더(223)의 일측에 장착된 마그네트(251) 및 마그네트(251)와 마주보도록 배치된 구동 코일(253)을 포함할 수 있다. 구동 코일(253)은 기판(255)에 장착되며, 기판(255)은 구동 코일(253)이 마그네트(251)와 마주보도록 하우징(230)에 장착될 수 있다.
액츄에이터(250)는 구동 코일(253)에 구동 신호를 인가할 수 있다. 액츄에이터(250)는 양방향 구동이 가능한 H 브리지(Bridge) 회로를 내부에 구비하여 보이스 구동 코일 모터(Voice coil motor) 방식으로 구동 코일(253)에 구동 신호를 인가할 수 있다.
액츄에이터(250)는 구동 신호를 구동 코일(253)에 인가하여, 렌즈 모듈(220)을 광축 방향(1)으로 이동시킬 수 있다. 구체적으로, 액츄에이터(250)는 구동 코일(253)에 구동 신호를 인가하여 마그네트(251)에 구동력을 제공할 수 있고, 마그네트(251)의 구동력에 의해 렌즈 모듈(220)은 광축 방향(1)으로 이동할 수 있다. 구동 신호가 구동 코일(253)에 제공되는 경우, 구동 코일(253)에서 자속이 발생하고, 구동 코일(253)의 자속은 마그네트(251)의 자기장과 상호 작용하여, 플레밍의 왼손 법칙에 따라 렌즈 모듈(220)을 광축 방향(1)으로 이동시키는 구동력이 발생될 수 있다.
마그네트(251)는 제1 자성체 및 제2 자성체를 포함할 수 있다. 제1 마그네트와 제2 마그네트는 마그네트(251)가 분극되어 형성될 수 있으며, 이에 따라 렌즈 모듈(220)의 이동이 용이할 수 있다. 한편, 마그네트(251)는 액츄에이터(250)가 렌즈 모듈(220)의 위치를 검출하는데 이용될 수 있다.
액츄에이터(250)는 마그네트(251)에 대향하여 기판(255)에 장착되는 센싱 코일(257)을 포함할 수 있다. 센싱 코일(257)은 구동 코일(253)의 외측에 배치될 수 있고, 도 7에 도시된 바와 같이, 센싱 코일(257)은 적어도 하나의 코일로 구성될 수 있다.
센싱 코일(257)의 인덕턴스는 마그네트(251)의 위치 변화에 따라 변경될 수 있다. 구체적으로, 마그네트(251)가 일 방향으로 이동하는 경우, 센싱 코일(257)의 인덕턴스에 영향을 미치는 마그네트(251)의 자기장의 세기가 변화하고, 이에 따라 센싱 코일(257)의 인덕턴스가 변경될 수 있다.
액츄에이터(250)는 센싱 코일(257)의 인덕턴스의 변화로부터 렌즈 모듈(220)의 변위를 판단할 수 있다. 일 예로, 액츄에이터(250)는 적어도 하나의 커패시터를 추가적으로 구비할 수 있고, 적어도 하나의 커패시터와 센싱 코일(257)은 소정의 발진 회로를 형성할 수 있다. 일 예로, 상기 적어도 하나의 커패시터는 상기 센싱 코일(257)의 개수에 대응되게 마련되어, 하나의 커패시터와 하나의 센싱 코일(257)은 소정의 LC 발진기와 같은 형태로 구성될 수 있고, 이외에도 적어도 하나의 커패시터와 상기 센싱 코일(257)은 널리 알려진 콜피츠 발진기와 같은 형태로 구성될 수 있다.
액츄에이터(250)는 발진 회로에서 생성되는 발진 신호의 주파수 변화로부터 렌즈 모듈(220)의 변위를 판단할 수 있다. 구체적으로, 발진 회로를 형성하는 센싱 코일(257)의 인덕턴스가 변경되는 경우, 발진 회로에서 생성되는 발진 신호의 주파수가 변경되므로 주파수의 변화에 기초하여 렌즈 모듈(220)의 변위 검출이 가능할 수 있다.
렌즈 모듈(220)이 하우징(230) 내에서 광축 방향(1)으로 이동될 때, 렌즈 모듈(220)의 이동을 가이드하는 가이드 수단으로서, 볼 베어링부(270)가 제공될 수 있다. 볼 베어링부(270)는 하나 이상의 볼 베어링을 포함하며, 복수의 볼 베어링이 제공될 경우에는 상기 복수의 볼 베어링은 상기 광축 방향(1)을 따라 배치될 수 있다. 볼 베어링부(270)는 렌즈 홀더(223)의 외부면 및 하우징(230)의 내부면과 접촉하여 렌즈 모듈(220)의 광축 방향(1)으로의 이동을 안내할 수 있다. 즉, 볼 베어링부(270)는 렌즈 홀더(223)와 하우징(230) 사이에 배치되며, 구름 운동을 통해 렌즈 모듈(220)의 광축 방향으로의 이동을 안내할 수 있다.
하우징(230)에는 스토퍼(240)가 장착되어 렌즈 모듈(220)의 이동 거리를 제한할 수 있다. 일 예로, 스토퍼(240)는 하우징(230)의 상부에 장착되며, 스토퍼(240)와 렌즈 모듈(220)은 상기 구동 코일(253)에 전원이 인가되지 않은 경우에 상기 광축 방향으로 이격되게 배치될 수 있다. 따라서, 구동 코일(253)에 전원이 인가되어 렌즈 모듈(220)이 광축 방향으로 이동될 때, 스토퍼(240)에 의하여 렌즈 모듈(220)의 이동 거리가 제한되므로, 렌즈 모듈(220)은 스토퍼(240)와의 간격 범위 내에서 이동될 수 있다. 스토퍼(240)와 렌즈 모듈(220)이 서로 충돌할 경우 충격을 완화시키도록 스토퍼(240)는 탄성력을 가진 재질로 제공될 수 있다.
쉴드 케이스(210)는 하우징(230)의 외부면을 감싸도록 하우징(230)과 결합하며, 적외선 카메라 모듈의 구동 중에 발생되는 전자파를 차폐하는 기능을 할 수 있다.
적외선 카메라 모듈은 구동시에 전자파가 발생되고, 이와 같은 전자파가 외부로 방출되는 경우에는 다른 전자부품에 영향을 미쳐 통신 장애나 오작동을 유발시킬 수 있다. 이를 방지하기 위해, 쉴드 케이스(210)는 금속재질로 제공되어 하우징(230)의 하부에 장착되는 기판의 접지패드에 접지될 수 있으며, 이에 따라 전자파를 차폐할 수 있다. 이와 달리, 쉴드 케이스(210)가 플라스틱 사출물로 제공될 경우에는 쉴드 케이스(210)의 내부면에 전도성 도료가 도포되어 전자파를 차폐할 수 있다. 상기 전도성 도료로는 전도성 에폭시가 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 전도성을 가진 다양한 재료가 사용될 수 있고, 전도성 필름 또는 전도성 테이프를 쉴드 케이스(210)의 내부면에 부착하는 방식도 가능할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 적외선 카메라 모듈의 분해 사시도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 적외선 카메라 모듈(300)은 하우징 유닛(310), 액츄에이터부(320), 및 렌즈 모듈(330)을 포함할 수 있다.
하우징 유닛(310)은 하우징(311)과 쉴드 케이스(312)를 포함할 수 있다. 하우징(311)은 성형이 용이한 재질로 이루어질 수 있다. 일 예로, 하우징(311)은 플라스틱 재질로 제작될 수 있다. 하우징(311)에는 하나 이상의 액츄에이터부(320)가 장착될 수 있다. 일 예로, 하우징(311)의 제1 측면에는 제1 액츄에이터(321)의 일부가 장착되고, 하우징(311)의 제2 내지 제4 측면에는 제2 액츄에이터(322)의 일부가 장착될 수 있다. 하우징(311)은 내부에 렌즈 모듈(330)을 수용하도록 구성된다. 일 예로, 하우징(311)의 내부에는 렌즈 모듈(330)이 완전히 또는 부분적으로 수용될 수 있는 공간이 형성된다.
하우징(311)은 6면이 개방된 형태일 수 있다. 일 예로, 하우징(311)의 저면은 적외선 이미지 센서가 장착되기 위한 홀이 형성되고, 하우징(311)의 상면은 렌즈 모듈(330)이 장착되기 위한 홀이 형성될 수 있다. 아울러, 하우징(311)의 제1 측면에는 제1 액츄에이터(321)의 제1 구동 코일(321a)이 삽입될 수 있는 구멍이 형성되고, 하우징(311)의 제2 내지 제4 측면에는 제2 액츄에이터(322)의 제2 구동 코일(322a)이 삽입될 수 있는 구멍이 형성될 수 있다.
쉴드 케이스(312)는 하우징(311)의 일 부분을 덮도록 구성될 수 있다. 일 예로, 쉴드 케이스(312)는 하우징(311)의 상면 및 4개 측면을 덮도록 구성될 수 있다. 또한, 이와 달리, 쉴드 케이스(312)는 하우징(311)의 4개 측면만을 덮도록 구성거나, 쉴드 케이스(312)는 하우징(311)의 상면 및 4개 측면을 부분적으로 덮도록 구성될 수 있다.
액츄에이터부(320)는 복수의 액츄에이터를 포함할 수 있다. 일 예로, 액츄에이터부(320)는 렌즈 모듈(330)을 Z축 방향으로 이동시키도록 구성되는 제1 액츄에이터(321), 및 렌즈 모듈(330) X축 방향과 Y축 방향으로 이동시키도록 구성되는 제2 액츄에이터(322)를 포함할 수 있다.
제1 액츄에이터(321)는 하우징(311) 및 렌즈 모듈(330)의 제1 프레임(331)에 장착될 수 있다. 일 예로, 제1 액츄에이터(321)의 일부는 하우징(311)의 제1 측면에 장착되고, 제1 액츄에이터(321)의 나머지 부분은 제1 프레임(331)의 제1 측면에 장착될 수 있다. 제1 액츄에이터(321)는 렌즈 모듈(330)을 광축 방향(도 3의 Z축 방향)으로 이동시킬 수 있다. 일 예로, 제1 액츄에이터(321)는 제1 구동 코일(321a), 제1 마그네트(321b), 제1 기판(321c), 및 적어도 하나의 제1 센싱 코일(321d)을 포함할 수 있다. 제1 구동 코일(321a) 및 적어도 하나의 제1 센싱 코일(321d)은 제1 기판(321c)에 형성될 수 있다. 제1 기판(321c)은 하우징(311)의 제1 측면에 장착되고, 제1 마그네트(321b)는 제1 기판(321c)과 마주하는 제1 프레임(331)의 제1 측면에 장착될 수 있다.
제1 액츄에이터(321)는 제1 구동 코일(321a)에 구동 신호를 인가할 수 있다. 제1 액츄에이터(321)는 양방향 구동이 가능한 H 브리지(Bridge) 회로를 내부에 구비하여 보이스 구동 코일 모터(Voice coil motor) 방식으로 제1 구동 코일(321a)에 구동 신호를 인가할 수 있다. 구동 신호가 제1 구동 코일(321a)에 인가되는 경우, 제1 구동 코일(321a)에서 자속이 발생하고, 제1 구동 코일(321a)의 자속은 제1 마그네트(321b)의 자기장과 상호 작용하여, 하우징(311)에 대한 제1 프레임(331) 및 렌즈 배럴(334)의 상대적인 이동을 가능케 하는 구동력이 발생될 수 있다. 제1 액츄에이터(321)는, 도 7의 액츄에이터(250)와 유사하게, 적어도 하나의 제1 센싱 코일(321d)의 인덕턴스의 변화로부터 렌즈 배럴(334) 및 제1 프레임(331)의 변위를 판단할 수 있다. 제1 마그네트(321b)는 도시된 바와 같이, 제1 프레임(331)의 일 면(331c)에 배치될 수 있으며, 이와 달리, 제1 프레임(331)의 모서리(331d)들 중 하나에 배치될 수도 있다.
제2 액츄에이터(322)는 하우징(311) 및 렌즈 모듈(330)의 제3 프레임(333)에 장착될 수 있다. 일 예로, 제2 액츄에이터(322)의 일부는 하우징(311)의 제2 내지 제4 측면에 장착되고, 제2 액츄에이터(322)의 나머지 일부는 제3 프레임(333)의 제2 내지 제4 측면에 장착될 수 있다. 이와 달리, 제2 액츄에이터(322)는 하우징(311) 및 제3 프레임(333)의 제1 내지 제4 측면이 접하는 제2 내지 제4 모서리에 장착될 수도 있다. 전술한 설명에서, 제2 액츄에이터(322)가 제2 내지 제4 측면 또는 제2 내지 제4 모서리에 모두 형성되는 것으로 기술되었으나, 각 측면 또는 각 모서리에 형성되는 액츄에이터가 독립적으로 렌즈 모듈(330)에 구동력을 제공할 수 있으므로, 제2 액츄에이터(322)는 실시예에 따라, 제2 내지 제4 측면 중 일부에 형성될 수 있다. 이하, 설명의 편의상, 제2 측면에 형성되는 액츄에이터를 제2 액츄에이터(322)로 가정하여 설명하도록 한다. 다만, 이하의 설명이 다른 측면 또는 다른 모서리에 형성되는 액츄에이터에 적용될 수 있음은 물론이다.
제2 액츄에이터(322)는 렌즈 모듈(330)을 광축의 수직 방향으로 이동시킬 수 있다. 일 예로, 제2 액츄에이터(322)는 제2 구동 코일(322a), 제2 마그네트(322b), 제2 기판(322c), 및 적어도 하나의 제2 센싱 코일(322d)을 포함할 수 있다. 제2 구동 코일(322a) 및 적어도 하나의 제2 센싱 코일(322d)은 제2 기판(322c)에 형성된다. 제2 기판(322c)은 대체로 ㄷ자 형태로 형성되며, 하우징(311)의 제2 내지 제4 측면을 둘러싸는 형태로 장착된다. 제2 마그네트(322b)는 제2 기판(322c)과 마주하도록 제3 프레임(333)의 제2 측면에 장착될 수 있다.
제2 액츄에이터(322)는 제2 구동 코일(322a)과 제2 마그네트(322b) 사이에서 생성되는 자기력의 크기 및 방향을 변화시켜 제1 프레임(331)에 대한 제2 프레임(332) 또는 제3 프레임(333)의 상대적인 이동을 가능하게 할 수 있다. 렌즈 배럴(334)은 제2 프레임(332) 또는 제3 프레임(333)의 이동에 의해 제2 프레임(332) 또는 제3 프레임(333)과 동일방향으로 이동할 수 있다.
제2 액츄에이터(322)는, 도 2의 액츄에이터(250)와 유사하게, 적어도 하나의 제2 센싱 코일(322d)의 인덕턴스 변화로부터 제2 프레임(332) 또는 제3 프레임(333)의 위치를 검출할 수 있다.
렌즈 모듈(330)은 하우징 유닛(310)에 장착된다. 일 예로, 렌즈 모듈(330)은 하우징(311)과 쉴드 케이스(312)에 의해 형성되는 수납 공간에 적어도 3축 방향으로 이동할 수 있도록 수용될 수 있다.
렌즈 모듈(330)은 복수의 프레임을 포함할 수 있다. 일 예로, 렌즈 모듈(330)은 제1 프레임(331), 제2 프레임(332), 제3 프레임(333)을 포함할 수 있다. 제1 프레임(331)은 하우징(311)에 대한 이동이 가능할 수 있다. 일 예로, 제1 프레임(331)은 전술된 제1 액츄에이터(321)에 의해 하우징(311)의 광축 방향(Z축 방향)으로 이동할 수 있다. 제1 프레임(331)에는 복수의 안내 홈(331a, 331b)이 형성될 수 있다. 일 예로, 제1 프레임(331)의 제1 측면에는 광축 방향(Z축 방향)으로 길게 연장되는 제1 안내 홈(331a)이 형성되고, 제1 프레임(331)의 안쪽 바닥면의 4개 모서리에는 광축의 제1 수직 방향(Y축 방향)으로 길게 연장되는 제2 안내 홈(331b)이 각각 형성될 수 있다. 제1 프레임(331)은 적어도 3개의 측면이 개방된 형태로 제작될 수 있다. 일 예로, 제1 프레임(331)의 제2 내지 제4 측면은 제3 프레임(333)의 제2 마그네트(322b)와 하우징(311)의 제2 구동 코일(322a)이 마주할 수 있도록 개방되어 있다.
제2 프레임(332)은 제1 프레임(331)에 장착될 수 있다. 일 예로, 제2 프레임(332)은 제1 프레임(331)의 내부 공간에 장착될 수 있다. 제2 프레임(332)은 제1 프레임(331)에 대해 광축의 제1 수직 방향(Y축 방향)으로 이동할 수 있다. 일 예로, 제2 프레임(332)은 제1 프레임(331)의 제2 안내 홈(331b)을 따라 광축의 제1 수직 방향(Y축 방향)으로 이동할 수 있다. 제2 프레임(332)에는 복수의 안내 홈(332a)이 형성될 수 있다. 일 예로, 제2 프레임(332)의 모서리에는 광축의 제2 수직 방향(X축 방향)으로 길게 연장되는 4개의 제3 안내 홈(332a)이 형성될 수 있다.
제3 프레임(333)은 제2 프레임(332)에 장착될 수 있다. 일 예로, 제3 프레임(333)은 제2 프레임(332)의 상면에 장착될 수 있다. 제3 프레임(333)은 제2 프레임(332)에 대해 광축의 제2 수직 방향(X축 방향)으로 이동하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 제3 프레임(333)은 제2 프레임(332)의 제3 안내 홈(332a)을 따라 광축의 제2 수직 방향(X축 방향)으로 이동할 수 있다. 제3 프레임(333)에는 복수의 제2 마그네트(322b)가 장착될 수 있다. 일 예로, 제3 프레임(333)의 제2 내지 제4 측면에는 적어도 2개의 제2 마그네트(322b)가 각각 장착될 수 있고, 또한 일 예로, 제3 프레임(333)의 제2 내지 제4 측면에는 3개의 제2 마그네트(322b)가 각각 장착될 수 있다.
한편, 상술한 제3 프레임(333)은 제2 프레임(332)과 일체로 형성될 수 있다. 이러한 경우 제3 프레임(333)은 생략될 수 있고, 제2 프레임(332)은 광축의 제1 수직 방향(Y축 방향) 및 제2 수직 방향(X축 방향)으로 이동할 수 있다
렌즈 모듈(330)은 렌즈 배럴(334)을 포함할 수 있다. 일 예로, 렌즈 모듈(330)은 하나 이상의 렌즈를 포함하는 렌즈 배럴(334)을 포함할 수 있다. 렌즈 배럴(334)은 제3 프레임(333)에 장착될 수 있다. 일 예로, 렌즈 배럴(334)은 제3 프레임(333)에 끼워져 제3 프레임(333)과 일체로 움직일 수 있다. 렌즈 배럴(334)은 광축 방향(Z축 방향) 및 광축의 수직 방향(X축 및 Y축 방향)으로 이동할 수 있다. 일 예로, 렌즈 배럴(334)은 제1 액츄에이터(321)에 의해 광축 방향(Z축 방향)으로 이동하고, 제2 액츄에이터(322)에 의해 광축의 수직 방향(X축 및 Y축 방향)으로 이동할 수 있다.
볼 베어링부(340)는 렌즈 모듈(330)의 이동을 안내할 수 있다. 일 예로, 볼 베어링부(340)는 렌즈 모듈(330)이 광축 방향 및 광축의 수직 방향으로 원활하게 이동하도록 구성된다. 볼 베어링부(340)는 제1 볼 베어링(341), 제2 볼 베어링(342), 제3 볼 베어링(343)을 포함할 수 있다. 일 예로, 제1 볼 베어링(341)은 제1 프레임(331)의 제1 안내 홈(331a)에 배치되어, 제1 프레임(331)이 광축 방향으로 원활하게 움직이게 할 수 있다. 다른 예로, 제2 볼 베어링(342)은 제1 프레임(331)의 제2 안내 홈(331b)에 배치되어, 제2 프레임(332)이 광축의 제1 수직 방향으로 원활하게 움직이게 할 수 있다. 또 다른 예로, 제3 볼 베어링(343)은 제2 프레임(332)의 제3 안내 홈(332a)에 배치되어, 제3 프레임(333)이 광축의 제2 수직 방향으로 원활하게 움직이게 할 수 있다.
제1 및 제2 볼 베어링(341, 342) 각각은 적어도 3개의 볼을 구비할 수 있으며, 각 볼 베어링의 상기 적어도 3개의 볼은 제1 또는 제2 안내 홈(331a, 331b)에 각각 배치될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 볼 베어링(341, 342) 각각은 4개의 볼을 구비할 수 있으며, 각 볼 베어링의 상기 4개의 볼은 제1 또는 제2 안내 홈(331a, 331b)에 각각 배치될 수 있다.
볼 베어링부(340)가 배치되는 모든 부위에는 마찰 및 소음저감을 위한 윤활 물질이 충전될 수 있다. 일 예로, 각각의 안내 홈(331a, 331b, 332a)에는 점성 유체가 주입될 수 있다. 점성 유체로는 점성 및 윤활 특성이 우수한 그리스(grease)가 사용될 수 있다.
이상에서는 본 발명을 실시 예로써 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.
10: 볼로미터
15: 반사층
20: 비아(via)
31a, 31b: 제1 IC(Integrated Circuit)
32b: 제2 IC
33e: 제3 IC
40a, 40h: 적외선 이미지 센서
80a, 80h, 100, 200, 300: 적외선 카메라 모듈
15: 반사층
20: 비아(via)
31a, 31b: 제1 IC(Integrated Circuit)
32b: 제2 IC
33e: 제3 IC
40a, 40h: 적외선 이미지 센서
80a, 80h, 100, 200, 300: 적외선 카메라 모듈
Claims (18)
- 제1 IC;
렌즈 모듈을 통과한 적외선을 감지하도록 상기 제1 IC의 일면 상에 배치되는 볼로미터;
상기 제1 IC와 상기 볼로미터의 사이를 전기적으로 연결시키는 비아; 및
상기 제1 IC와 상기 볼로미터의 사이에 배치된 반사층; 을 포함하고,
상기 제1 IC는 상기 볼로미터에 대해 아날로그 처리하여 적외선 감지 정보를 생성하는 RO(Read-Out) 요소와 상기 볼로미터에 기반하여 디지털 처리하여 적외선 영상 정보를 생성하는 ISP(Image Signal Process) 요소 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 렌즈 모듈과 상기 볼로미터 간의 위치관계를 조절하도록 AF(Auto Focus) 제어 요소 및 OIS(Optical Image Stabilization) 제어 요소 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 반사층은,
상기 볼로미터로부터 적외선 파장의 1/4배 이격되어 배치된
적외선 이미지 센서.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 IC의 타면 상에 배치된 제2 IC를 더 포함하고,
상기 제2 IC는 상기 ISP 요소 중 적어도 일부분을 포함하고, 상기 적외선 영상 정보를 상기 제2 IC의 외부로 출력하고,
상기 제1 IC는 상기 렌즈 모듈이 이동할 거리에 대응되는 값을 상기 제1 IC의 외부로 출력하는 적외선 이미지 센서.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 IC는 상기 RO 요소와 상기 ISP 요소 둘 다 포함하고,
상기 ISP 요소는 상기 적외선 감지 정보를 디지털 값으로 변환하여 디지털 처리하는 적외선 이미지 센서.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 IC는 상기 ISP 요소를 포함하고, 상기 적외선 영상 정보를 상기 제1 IC의 외부로 출력하고, 상기 렌즈 모듈이 이동할 거리에 대응되는 값을 상기 제1 IC의 외부로 출력하는 적외선 이미지 센서.
- 제4항에 있어서,
상기 ISP 요소는 상기 적외선 감지 정보 및 상기 적외선 영상 정보 중 적어도 하나에 기반하여 상기 렌즈 모듈의 위치 정보 및 가속도 정보 중 적어도 하나를 추출하고,
상기 AF 제어 요소 및 상기 OIS 제어 요소 중 적어도 하나는, 상기 위치 정보 및 가속도 정보 중 적어도 하나에 기반하여 상기 렌즈 모듈이 이동할 거리에 대응되는 값을 생성하는 적외선 이미지 센서.
- 제1항에 있어서,
상기 AF 제어 요소 및 상기 OIS 제어 요소 중 적어도 하나는, 위치 센서 및 가속도 센서 중 적어도 하나로부터 감지 결과를 제공받고, 상기 위치 센서 및 가속도 센서 중 적어도 하나의 감지 결과에 기반한 상기 렌즈 모듈이 이동할 거리에 대응되는 값을 상기 제1 IC의 외부로 출력하는 적외선 이미지 센서.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 IC는 상기 AF 제어 요소와 상기 OIS 제어 요소 둘 다 포함하는 적외선 이미지 센서.
- 서로 적층된 제1 및 제2 IC;
렌즈 모듈을 통과한 적외선을 감지하도록 상기 제1 및 제2 IC 중 하나의 일면 상에 배치되는 볼로미터;
상기 제1 및 제2 IC 중 하나와 상기 볼로미터의 사이를 전기적으로 연결시키는 비아; 및
상기 제1 및 제2 IC 중 하나와 상기 볼로미터의 사이에 배치된 반사층; 을 포함하고,
상기 제1 IC는 상기 볼로미터에 대해 아날로그 처리하여 적외선 감지 정보를 생성하는 RO(Read-Out) 요소와 상기 볼로미터에 기반하여 디지털 처리하여 적외선 영상 정보를 생성하는 ISP(Image Signal Process) 요소 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 제2 IC는 상기 렌즈 모듈과 상기 볼로미터 간의 위치관계를 조절하도록 AF(Auto Focus) 제어 요소 및 OIS(Optical Image Stabilization) 제어 요소 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 반사층은,
상기 볼로미터로부터 적외선 파장의 1/4배 이격되어 배치된
적외선 이미지 센서.
- 제8항에 있어서,
상기 제2 IC는 상기 ISP 요소 중 적어도 일부분을 포함하고,
상기 제1 IC는 상기 ISP 요소 중 나머지 또는 상기 RO 요소의 처리 결과를 상기 제2 IC로 전달하고,
상기 제2 IC는 상기 적외선 영상 정보를 상기 제2 IC의 외부로 출력하고, 상기 렌즈 모듈이 이동할 거리에 대응되는 값을 상기 제2 IC의 외부로 출력하는 적외선 이미지 센서.
- 제8항에 있어서,
상기 제1 IC는 상기 RO 요소와 상기 ISP 요소 둘 다 포함하고,
상기 ISP 요소는 상기 적외선 감지 정보를 디지털 값으로 변환하여 디지털 처리하고,
상기 제1 IC는 상기 적외선 영상 정보를 상기 제1 IC의 외부로 출력하고,
상기 제2 IC는 상기 렌즈 모듈이 이동할 거리에 대응되는 값을 상기 제2 IC의 외부로 출력하는 적외선 이미지 센서.
- 제8항에 있어서,
상기 제1 및 제2 IC 중 하나에 적층되거나 상기 제1 및 제2 IC의 사이에 적층된 제3 IC를 더 포함하고,
상기 제3 IC는 상기 ISP 요소 중 적어도 일부분을 포함하고, 상기 적외선 영상 정보를 상기 제3 IC의 외부로 출력하는 적외선 이미지 센서.
- 제8항에 있어서,
상기 제1 IC는 상기 ISP 요소를 포함하고,
상기 ISP 요소는 상기 적외선 감지 정보 및 상기 적외선 영상 정보 중 적어도 하나에 기반하여 상기 렌즈 모듈의 위치 정보 및 가속도 정보 중 적어도 하나를 추출하고,
상기 AF 제어 요소 및 상기 OIS 제어 요소 중 적어도 하나는, 상기 위치 정보 및 가속도 정보 중 적어도 하나에 기반한 상기 렌즈 모듈이 이동할 거리에 대응되는 값을 상기 제2 IC의 외부로 출력하는 적외선 이미지 센서.
- 제8항에 있어서,
상기 AF 제어 요소 및 상기 OIS 제어 요소 중 적어도 하나는, 위치 센서 및 가속도 센서 중 적어도 하나로부터 감지 결과를 제공받고, 상기 위치 센서 및 가속도 센서 중 적어도 하나의 감지 결과에 기반한 상기 렌즈 모듈이 이동할 거리에 대응되는 값을 상기 제2 IC의 외부로 출력하는 적외선 이미지 센서.
- 제8항에 있어서,
상기 제2 IC는 상기 AF 제어 요소와 상기 OIS 제어 요소 둘 다 포함하는 적외선 이미지 센서.
- 제8항에 있어서,
상기 제1 IC와 상기 제2 IC는 사이에 배치되는 도전성 패드(pad)나 TSV(Through Silicon Via)를 통해 서로 전기적으로 연결되는 적외선 이미지 센서.
- 제1항 내지 제15항 중 어느 하나의 적외선 이미지 센서;
상기 적외선 이미지 센서로 향하는 적외선이 통과하도록 배치된 렌즈 모듈;
상기 렌즈의 위치 및 가속도 중 적어도 하나를 감지하도록 배치되고 감지 결과를 상기 적외선 이미지 센서로 제공하는 센서; 및
상기 적외선 이미지 센서의 AF 제어 요소 및 OIS 제어 요소 중 적어도 하나에 기반한 상기 렌즈 모듈이 이동할 거리에 대응되는 값에 기반하여 상기 렌즈 모듈의 위치 및 가속도 중 적어도 하나를 제어하도록 상기 렌즈 모듈을 구동하는 구동기; 를 포함하는 적외선 카메라 모듈. - 삭제
- 삭제
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|---|---|---|---|
| KR1020200139603A KR102450595B1 (ko) | 2020-10-26 | 2020-10-26 | 적외선 이미지 센서 및 적외선 카메라 모듈 |
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