KR200395227Y1 - 소형화된 카메라 모듈 - Google Patents

Abstract

최외곽에는 윈도우 커버가 배치되어 있고, 그 아래에는 상부 볼록 렌즈와 하부 볼록 렌즈가 순차적으로 배치되어 있으며, 상부 볼록 렌즈와 하부 볼록 렌즈 사이에는 소정의 공간이 확보되어 있고, 하부 볼록 렌즈의 하부에는 CCD (charge coupled device; 고체촬상소자) 또는 CMOS (complementary metal oxide semiconductor; 상보성 금속산화물 반도체)를 포함한 광 신호 감지용 센서가 배치되어 있는 카메라 모듈에 있어서, 상부 볼록 렌즈의 상부 볼록면에 반대되는 상부 볼록 렌즈의 하면과 하부 볼록 렌즈의 하부 볼록면에 반대되는 하부 볼록 렌즈의 상면이 모두 오목면이며, 하부 볼록 렌즈의 상위 수준에 IR 필터가 배치되어 있는 카메라 모듈이 개시된다. 이러한 카메라 모듈은 IR 필터를 기존에 이미 마련된 공간(상부 볼록 렌즈와 하부 볼록 렌즈 사이의 공간, 또는 상부 볼록 렌즈와 윈도우 커버 사이의 공간)에 배치시킴으로써, IR 필터가 차지하는 공간적 두께 만큼의 공간이 요구되지 않으므로 카메라 모듈의 전체 두께가 감소되게 한다. 즉, 카메라 모듈의 소형화를 더욱 더 가능하게 한다.

Description

소형화된 카메라 모듈 {CAMERA MODULE WITH REDUCED THICKNESS}

본 고안은 디지털 카메라, 휴대폰에 탑재되는 카메라와 같은 카메라에 적용되는 카메라 모듈에 관한 것이다.

디지털 카메라, 휴대폰에 탑재되는 카메라와 같은 카메라는 통상 CCD (charge coupled device; 고체촬상소자) 또는 CMOS (complementary metal oxide semiconductor; 상보성 금속산화물 반도체)를 사용하여 광 신호를 전기 신호로 바꾸어서 화상을 구현한다. 이때, 광 신호는 가시광선 영역(400-700nm)의 광 신호 뿐만 아니라 근적외선 영역(~1150nm)의 광 신호도 포함하고 있다. 그런데, 상기한 바와 같은 카메라는 가시광선 영역의 광 신호만을 필요로 한다. 근적외선 영역의 광은 상기한 바와 같은 카메라에 적용되는 센서(sensor)에 오히려 부정적인 양향을 미친다. 이 때문에, 디지털 카메라에는 근적외선 영역의 광 신호를 제거하기 위한 IR 컷 오프 필터(IR Cut Off Filter; 이하 "IR 필터"라 칭함)가 장착된다.

IR 필터는 진공박막증착 기술에 의해 제조되는데, 예를 들어 유리기판(종전에는 LCD 유리를 많이 사용되었으나, 최근 화소수가 증가하면서 화소수가 높아져 D263 이라는 양면 연마된 유리들이 많이 사용되고 있다)에 굴절률이 서로 다른 2가지 물질(TiO₂/SiO₂ 또는 Ta₂O₅/SiO₂)을 교대로 증착(30-40층)시킴으로써 제조된다. 이러한 방식으로 제조된 IR 필터는 가시광선 영역의 광 신호는 투과시키고 근적외선 영역의 광 신호는 반사시킨다. IR 필터를 상기한 바와 같은 카메라에 적용할 때에는, IR 필터 원판을 필요한 크기로 절단하여 CCD나 CMOS 앞에 장착된다.

일례로서, 상기한 바와 같은 카메라에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상부의 최외곽에 윈도우 커버(26)가 배치되고, 그 아래에는 배럴(Barrel)(16)이 배치되며, 배럴(16)의 내측에는 상하로 구분된 렌즈, 즉, 상부 볼록 렌즈(12a)와 하부 볼록 렌즈(12b)가 대향 배치된다. 상부 볼록 렌즈(12a)와 하부 볼록 렌즈(12b) 사이에는 도시된 바와 같은 스페이서(Spacer)(14)이 마련된다.

상기한 하부 볼록 렌즈(12b)의 아래에는 IR 필터가 위치할 수 있는 공간이 마련되며, 이 공간에 소정 두께의 IR 필터(20)가 삽입된다. IR 필터(20)의 바로 아래에는 센서, 특히 CCD가 배치된다. 여기에서 주목할 점은, IR 필터(20)가 CCD나 CMOS의 바로 앞에 적용된다는 점이다. 이는 하부 볼록 렌즈(12b)의 형상으로 인해 카메라 모듈내로 유입되면서 퍼지는 광 신호를 대부분 수용하기 위함이다. 이러한 IR 필터의 위치로 인해, 도 1에 도시된 바와 같이 IR 필터 자체의 두께 만큼의 공간, 예를 들어 T=0.4mm 만큼의 공간이 카메라 모듈에서 요구된다.

카메라 모듈에서 IR 필터를 이미 마련된 공간의 변형 없이 다른 곳에 배치할 수 있다면 IR 필터 자체의 두께 만큼의 공간을 없애어 카메라 모듈의 소형화를 더욱 더 가능하게 할 것이다.

본 고안은 상기한 바와 같은 종래기술의 한계를 극복하기 위해 안출된 것으로, 본 고안의 목적은 IR 필터가 요구되는 카메라(예, 폰카메라 등)의 전체 두께가 감소되게 하는 카메라 모듈을 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은,

최외곽에는 윈도우 커버(Window Filter)가 배치되어 있고, 그 아래에는 상부 볼록 렌즈와 하부 볼록 렌즈 및 필요에 따라 하나 이상의 볼록 또는 오목 렌즈가 순차적으로 배치되어 있으며, 상기 상부 볼록 렌즈와 상기 하부 볼록 렌즈 사이에는 소정의 공간이 확보되어 있고, 상기 하부 볼록 렌즈 또는 필요에 따른 상기 볼록 또는 오목 렌즈의 하부에는 CCD (charge coupled device; 고체촬상소자) 또는 CMOS (complementary metal oxide semiconductor; 상보성 금속산화물 반도체)를 포함한 광 신호 감지용 센서가 배치되어 있는 카메라 모듈에 있어서,

상기 상부 볼록 렌즈의 상부 볼록면에 반대되는 상기 상부 볼록 렌즈의 하면과 상기 하부 볼록 렌즈의 하부 볼록면에 반대되는 상기 하부 볼록 렌즈의 상면이 모두 오목면이며, 상기 하부 볼록 렌즈의 상위 수준에 IR 필터가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈을 제공한다.

본 고안에서, 상기 IR 필터는 하나의 바람직한 위치로서 상기 상부 볼록 렌즈와 상기 하부 볼록 렌즈 사이에 배치되며, 상기 상부 볼록 렌즈의 하면 전체와 하부 볼록 렌즈의 상면 전체를 커버링한다.

또한, 본 고안에서, 상기 IR 필터는 다른 바람직한 위치로서 상기 상부 볼록 렌즈의 상위 수준에 배치되며, 상기 상부 볼록 렌즈의 하면 전체를 커버링한다.

보다 바람직하게는, 상기 IR 필터는 상기 윈도우 커버의 하면에 코팅되며, 상기 윈도우 커버의 하면 전체를 커버링한다.

이상에서 언급한 바와 같이, 본 고안에 따른 카메라 모듈은 IR 필터를 기존에 이미 마련된 공간(상부 볼록 렌즈와 하부 볼록 렌즈 사이의 공간, 또는 상부 볼록 렌즈와 윈도우 커버 사이의 공간)에 배치시킴으로써, IR 필터가 차지하는 공간적 두께 만큼의 공간(예, T=0.4mm 두께 공간)을 없앨 수 있으므로, 결국에는 카메라 모듈의 전체 두께가 감소되게 한다. 즉, 카메라 모듈의 소형화를 더욱 더 가능하게 한다. 뿐만 아니라, 본 고안에서는, 상기한 바와 같이 IR 필터가 윈도우 커버의 하면에 직접 코팅될 수 있어, 별로도 구비되어야 했던 IR 필터 자체가 불필요하며, 또한 상부 볼록 렌즈와 하부 볼록 렌즈 사이에 스페이서를 배치시키지 않고 그 공간을 IR 필터가 차지하므로 스페이서의 제작 공정을 생략할 수 있어, 카메라 모듈의 전체 공정수를 줄일 수 있다.

이하, 본 고안은 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 기술될 것이다.

도 2에는, 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 카메라 모듈의 단면도가 개략적으로 도시되어 있다.

도 2를 참조하면, 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 카메라 모듈에는, 이의 전방향 최외곽에 원도우 필터(26)가 배치되고, 그 아래에는 상부 볼록 렌즈(12a)와 하부 볼록 렌즈(12b)가 순착적으로 배치된다. 상부 볼록 렌즈(12a)와 하부 볼록 렌즈(12b) 사이에는 소정의 공간이 확보된다.

상부 볼록 렌즈(12a)의 상부 볼록면에 반대되는 상부 볼록 렌즈(12a)의 하면은 바람직하게는 오목하게 형상화되며, 하부 볼록 렌즈(12b)의 하부 볼록면에 반대되는 하부 볼록 렌즈(12b)의 상면은 바람직하게는 오목하게 형상화된다. 이들 상부 볼록 렌즈(12a)의 하면과 하부 볼록 렌즈(12b)의 상면 사이의 공간(14)에는 근적외선 영역의 광 신호를 차단하기 위한 IR 필터(20)가 배치된다. 바람직하게는, IR 필터(20)는 상부 볼록 렌즈(12a)의 하면 전체와 하부 볼록 렌즈(12b)의 하면 전체를 커버링할 수 있을 정도의 면적을 갖는 것이 바람직하다.

상부 볼록 렌즈(12a)와 하부 볼록 렌즈(12b) (이하, 함께 "렌즈군"이라 칭함)의 원주면과 상부 볼록 렌즈(12a)의 상면의 일부는 배럴(16)의 내측에 배치되며, 고정체(22)의 도움으로 그 내부에 견고하게 고정된다.

렌즈군의 아래에는 근적외선 영역의 광 신호가 차단된 가시광선 영역의 광 신호를 수신할 수 있는 CCD 또는 CMOS를 포함한 광 감지용 센서(24)가 배치된다. 윈도우 커버(26)를 통해 카메라 모듈 내로 입사된 광은 상부 볼록 렌즈(12a), IR 필터(20) 그리고 하부 볼록 렌즈(12b)를 순차적으로 거친 후 센서(24)를 통해 인지되어 본래의 화상이 구현되게 한다.

본 실시예에서 주목할 점은, 카메라 모듈에서 상부 볼록 렌즈(12a)와 하부 볼록 렌즈(12b) 사이의 공간(14)에 IR 필터(20)가 배치된다는 점이다. 상기한 공간(14)은 작업자에 의해 새로이 마련된 공간일 수도 있고, 본래부터 마련된 공간일 수도 있다. 이로써, 본 고안에서는 CCD 또는 CMOS 바로 앞에 IR 필터가 배치됨으로써 발생되었던 IR 필터 두께 만큼의 공간(예, 0.4mm 두께 공간)이 생략될 수 있다. 이는 카메라 모듈의 두께를 더욱 더 얇게 할 수 있음을 의미한다. 더욱 더 주목할 점은, 상부 볼록 렌즈(12a)의 하면과 하부 볼록 렌즈(12b)의 상면이 차지하는 공간이 이들보다 더 큰 IR 필터로 채워지므로 윈도우 커버(26)를 통해 카메라 모듈 내로 입사된 광, 즉 근적외선 영역의 광이 거의 대부분 반사될 수 있어 IR 필터(20)의 위치 변화에도 불구하고 IR 필터로서의 기능을 본래대로 수행되게 할 수 있다는 것이다.

도 3에는, 본 고안의 다른 바람직한 실시예에 따른 카메라 모듈의 단면도가 개략적으로 도시되어 있다.

본 실시예는, IR 필터(20)가 상부 볼록 렌즈(12a)의 상위 수준에 배치된다는 점을 제외하고는 도 2에 도시된 카메라 모듈과 거의 동일하다. 바람직하게는, IR 필터(20)는 윈도우 커버(26)의 하면에 코팅된다. 이때, 윈도우 커버(16)의 첫면은 BBAR (Broad Band Anti Reflection) 코팅(원래는 양면에 함)되고, 배면은 IR 코팅된다. 또한, 이때에는, IR 필터(20)는 도시된 바와 같이 윈도우 커버(26)를 충분히 커버링할 수 있어야 한다. 이 경우, 광의 파장을 0-1500nm라 하면, BBAR 코팅의 경우에는 450-650nm 파장의 투과율을 일정량, 예를 들어 약 98% 이상으로 유지하며, IR 필터의 경우에는 650nm의 파장에서 반사율이 50%, 이후 670-680nm에서 감소하여 투과율이 1-2%가 된다. 이와 같은 구성을 갖는 카메라 모듈은 CCD 또는 CMOS를 포함한 센서(24) 앞에 IR 필터를 배치시키는 종래의 카메라 모듈 보다 최소 0.4mm 작은 두께를 가질 수 있어, 카메라 모듈의 소형화를 가능하게 한다.

도 4에는, 본 고안의 또 다른 바람직한 실시예에 따른 카메라 모듈의 단면도가 개략적으로 도시되어 있다.

본 실시예는, 하부 볼록 렌즈(12b) 아래에 또 다른 렌즈(12c)가 구비되어 있다는 점을 제외하고는 도 2에 도시된 카메라 모듈과 거의 유사하다. 본 실시예에서는 3개의 렌즈가 사용되고 있지만, 필요에 따라, 예를 들어 보다 높은 화소수를 위해 4개 이상의 렌즈도 사용될 수 있음은 물론이다. 또한, 본 실시예에서는, 상부 볼록 렌즈(12a)와 하부 볼록 렌즈(12b) 사이의 공간에 IR 필터(20)가 배치되어 있지만, 도 3과 같이 윈도우 커버(26)의 하면에도 코팅될 수 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.

도 5 및 도 6은 각각 IR 필터(20)가 CCD를 포함한 센서(24) 바로 앞에 구비된 경우와 윈도우 커버의 배면에 코팅되어 있을 때의 사진들이다. 이들 사진을 통해, 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 카메라 모듈에서의 IR 차단 효과가 종래의 카메라 모듈에서의 IR 차단 효과와 거의 유사함을 알 수 있을 것이다.

이상에서와 같이, 본 고안에 따른 카메라 모듈은 IR 필터를 기존에 이미 마련된 공간(상부 볼록 렌즈와 하부 볼록 렌즈 사이의 공간, 또는 상부 볼록 렌즈와 윈도우 커버 사이의 공간)에 배치시킴으로써, IR 필터가 차지하는 공간적 두께 만큼의 공간(예, T=0.4mm 두께 공간)을 없앨 수 있으므로, 결국에는 카메라 모듈의 전체 두께가 감소되게 한다. 즉, 카메라 모듈의 소형화를 더욱 더 가능하게 한다. 뿐만 아니라, 본 고안에서는, 상기한 바와 같이 IR 필터가 윈도우 커버의 하면에 직접 코팅될 수 있어, 별로도 구비되어야 했던 IR 필터 자체가 불필요하며, 또한 상부 볼록 렌즈와 하부 볼록 렌즈 사이에 스페이서를 배치시키지 않고 그 공간을 IR 필터가 차지하므로 스페이서의 제작 공정을 생략할 수 있어, 카메라 모듈의 전체 공정수를 줄일 수 있다.

이상에서는 본 고안의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 실용신안등록청구범위에 기재된 본 고안의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 고안을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 종래의 카메라 모듈의 개략단면도;

도 2는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 카메라 모듈의 개략단면도;

도 3은 본 고안의 다른 바람직한 실시예에 따른 카메라 모듈의 개략 단면도;

도 4는 본 고안의 또 다른 바람직한 실시예에 따른 카메라 모듈의 개략 단면도로서, 카메라 모듈에 적용되는 렌즈의 수가 3개일 때의 모습을 나타낸 도면; 및

도 5 및 도 6은 각각 종래의 카메라 모듈로 찍은 사진과 도 3에 도시된 본 고안에 따른 카메라 모듈로 찍은 사진이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

12a : 상부 볼록 렌즈 12b : 하부 볼록 렌즈

14 : 스페이서 또는 상부 볼록 렌즈와 하부 볼록 렌즈 사이의 공간

16 : 배럴 18 : 카메라 모듈 하우징

20 : IR 필터 22 : 고정체

24 : 센서 26 : 윈도우 커버

Claims (4)

1. 최외곽에는 윈도우 커버(26)가 배치되어 있고, 그 아래에는 상부 볼록 렌즈(12a)와 하부 볼록 렌즈(12b) 및 필요에 따라 하나 이상의 볼록 또는 오목 렌즈(12c)(…)가 순차적으로 배치되어 있으며, 상기 상부 볼록 렌즈(12a)와 상기 하부 볼록 렌즈(12b) 사이에는 소정의 공간(14)이 확보되어 있고, 상기 하부 볼록 렌즈(12b) 또는 필요에 따른 상기 볼록 또는 오목 렌즈(12c)(…)의 하부에는 CCD (charge coupled device; 고체촬상소자) 또는 CMOS (complementary metal oxide semiconductor; 상보성 금속산화물 반도체)를 포함한 광 신호 감지용 센서(24)가 배치되어 있는 카메라 모듈에 있어서,

   상기 상부 볼록 렌즈(12a)의 상부 볼록면에 반대되는 상기 상부 볼록 렌즈(12a)의 하면과 상기 하부 볼록 렌즈(12b)의 하부 볼록면에 반대되는 상기 하부 볼록 렌즈(12b)의 상면이 모두 오목면이며, 상기 하부 볼록 렌즈(12b)의 상위 수준에 IR 필터(20)가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
2. 제 1항에 있어서, 상기 IR 필터(20)는 상기 상부 볼록 렌즈(12a)와 상기 하부 볼록 렌즈(12b) 사이에 배치되며, 상기 상부 볼록 렌즈(12a)의 하면 전체와 하부 볼록 렌즈(12b)의 상면 전체를 커버링함을 특징으로 하는 카메라 모듈.
3. 제 1항에 있어서, 상기 IR 필터(20)는 상기 상부 볼록 렌즈(12a)의 상위 수준에 배치되며, 상기 상부 볼록 렌즈(12a)의 하면 전체를 커버링함을 특징으로 하는 카메라 모듈.
4. 제 3항에 있어서, 상기 IR 필터(20)는 상기 윈도우 커버(26)의 하면에 코팅되어, 상기 윈도우 커버(26)의 하면 전체를 커버링함을 특징으로 하는 카메라 모듈.