KR20070119810A - 보이스코일 모터를 구비한 카메라 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피사체의 광이미지를 입사 받을 수 있도록 렌즈의 초점거리를 조절하는 보이스코일 모터, 중공형의 형상으로 상기 보이스코일 모터의 저면에 고정되며, 테두리 일부에 공간부가 형성되는 홀더, 상기 공간부에 보이스코일 모터의 구동을 위해 보이크코일 모터와 전기적으로 연결되는 복수의 단자 및 상기 렌즈부에 입사되는 광이미지를 결상하는 이미지 센서를 구비하며, 상기 홀더의 하단에 고정되는 인쇄회로기판을 포함한다. 본 발명은 홀더의 공간부를 이용하여 단자와 납땜 부분이 카메라 모듈 외부로 돌출되지 않아 기존의 고정초점 카메라 모듈(Fixed focus camera module)과 같은 형상을 구현하여 사이즈 면에서 커다란 제약이 없으므로 단말기 및 휴대기기의 소형화 설계에 편의를 제공하는 효과를 제공한다. 또한, 외부로 돌출되는 부분이 없으므로 소켓타입의 카메라 모듈로도 사용 가능한 효과를 제공한다.

카메라 모듈, 보이스코일 모터, 홀더, 인쇄회로기판

Description

보이스코일 모터를 구비한 카메라 모듈 {Camera module with voice coil motor}

도 1은 종래 기술에 따른 카메라 모듈를 도시한 사시도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈을 도시한 사시도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 내부 구조를 나타낸 단면도이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 카메라 모듈을 도시한 사시도이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 카메라 모듈의 내부 구조를 나타낸 단면도이다.

도 6은 본 발명에 따른 카메라 모듈과 소켓의 분해상태를 도시한 사시도이다.

*도면중 주요부분에 관한 부호의 설명*

A - 카메라 모듈 100 - 보이스코일 모터(Voice Coil Motor)

110 - 렌즈 200 - 홀더

210 - 공간부 220 - 고정홈

300 - 단자 310 - 납땜(Soldering)부

400 - 인쇄회로기판(PCB) 410 - 이미지 센서

420 - 패드

본 발명은 보이스코일 모터를 구비한 카메라 모듈에 관한 것이다.

일반적으로 모바일용 카메라 모듈이 적용되는 모바일용 카메라 제품군은 복합화, 다기능화, 소형화됨에 따라 모바일용 카메라 모듈 또한 점점 더 소형화, 경량화되고 있으며 고해상도의 이미지 센서(CCD,CMOS)가 제품화되고 있는 추세에서 이에 대응하는 렌즈의 초소형화 및 고정밀화 경향으로 인해 카메라 모듈의 렌즈 어셈블리 또한 소형화되고 있다. 이러한 소형화되는 카메라 모듈은 광학계에서 대상 물체의 배율을 변화시키는 줌(Zoom)기능과 정해진 물체를 선명하게 보기 위한 오토포커싱(AF:Auto Focusing)기능을 필요로 한다. 이 때문에 기존의 방식은 줌과 포커싱 기능을 구현하기 위해 스텝 모터, 피에조(piezo), 보이스코일 모터(VCM:Voice Coil Motor) 등 별도의 구동원을 필요로 한다.

이하, 종래의 보이스코일 모터를 구비한 카메라 모듈을 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 기술에 따른 카메라 모듈를 도시한 사시도이다.

도 1의 도시된 바와 같이 종래의 카메라 모듈은 피사체의 광이미지를 입사 받을 수 있도록 렌즈(11)의 초점거리를 조절하는 보이스코일 모터(10)와, 보이스코일 모터(10)의 구동을 위해 전기적으로 연결되는 복수의 단자(20)와, 상기 렌즈(11)에 입사되는 광이미지를 결상하는 이미지 센서(미도시)를 구비하는 인쇄회로기판(30;PCB)과, 상기 인쇄회로기판(30)과 단자(20)의 접속을 위한 연성인쇄회로기판(40;FPCB)으로 구성된다.

한편, 렌즈(11)는 이미지 센서(미도시)와의 거리 조절을 통해 초점을 맞추어 가장 선명한 이미지를 얻을 수 있도록 오토포커싱(Auto-Focusing) 작업을 수행해야 하는데 이때 보이스코일 모터(10)를 구동하여 선명한 이미지를 얻게된다.

그러나, 종래의 보이스코일 모터(10)를 구비한 카메라 모듈은 보이스코일 모터(10)의 구동을 위한 단자(20)가 카메라 모듈 외부로 돌출되어 납땜(Soldering) 되는 형태로, 보이스코일 모터(10)의 측벽으로 납땜을 위한 단자(미도시)와, 인쇄회로기판(30)과 연결된 연성인쇄회로기판(40)의 단자(20)가 납땜 되어 카메라 모듈 외측으로 약 0.8mm 돌출되게 된다.

따라서, 종래의 카메라 모듈은 단자와 납땜 부분이 카메라 외측으로 돌출되어 단말기 및 휴대기기에 적용시 사이즈면에서 커다란 제약이 되었으며, 설계상 많은 제약이 따르는 문제점이 있게 된다. 또한, 소켓 타입의 카메라 모듈은 외부로 돌출되는 부분이 없어야 하므로 이러한 구성으로는 소켓타입의 카메라 모듈로는 적용하기 힘든 문제점이 있게 된다.

따라서, 본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 종래의 카메라모듈의 납땜 부분을 기존의 외부로 돌출되는 형상에서 카메라 모듈 내부로 배치하여 종래의 단점을 극복하는 카메라 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 피사체의 광이미지를 입사 받을 수 있도록 렌즈의 초점거리를 조절하는 보이스코일 모터, 중공형의 형상으로 상기 보이스코일 모터의 저면에 고정되며, 테두리 일부에 공간부가 형성되는 홀더, 상기 공간부에 보이스코일 모터의 구동을 위해 보이크코일 모터와 전기적으로 연결되는 복수의 단자 및 상기 렌즈부에 입사되는 광이미지를 결상하는 이미지 센서를 구비하며, 상기 홀더의 하단에 고정되는 인쇄회로기판을 포함한다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈을 도시한 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 내부 구조를 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 카메라 모듈을 도시한 사시도이며, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 카메라 모듈의 내부 구조를 나타낸 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 카메라 모듈과 소켓의 분해상태를 도시한 사시도이다.

도 2 내지 도 6의 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 카메라 모듈(A)은 크게 보이스코일 모터(100), 홀더(200), 단자(300), 인쇄회로기판(400)으로 구분 형성된다.

보이스코일 모터(100)는 경통(미도시) 주변에 코일(미도시)이 감겨있는 구성을 가진다. 코일(미도시)에 전류가 흐르면 자석(미도시)의 자기장내에서 코일(미도시)은 힘을 받으며, 이를 전자기력이라 한다. 즉 자기장과 전류가 만드는 자기장의 반발력 또는 인력에 의해 힘을 받아 코일(미도시)이 설치된 경통(미도시) 부분이 광축방향으로 선단 운동을 하게 된다.

이러한, 코일(미도시)과 자석(미도시)을 이용해 광축 방향으로 선단 운동이 가능한 보이스코일 모터(100)는 이미 종래에 많이 사용되고 있는 것이므로, 이에 대한 내부 구조 및 동작에 관한 상세한 설명은 생략한다.

또한, 보이스코일 모터(100)의 전면 렌즈(110)는 빛을 모으거나 발산시켜 광학적 상을 맺게 하는 물체로서, 볼록렌즈(미도시)와 오목렌즈(미도시)가 조합되어 보이스코일 모터(100) 내부에 삽입 장착된다. 이때, 보이스코일 모터(100)는 렌즈(110)와 후술 될 이미지 센서(410) 간의 광학전장(빛이 제일 먼저 유입되는 렌즈(110) 중심에서 이미지 센서(410)의 면까지의 거리로 초점이 맞았을 때의 거리임)이 알맞게 유지되도록 설계되는 것이 바람직하다.

여기서, 렌즈(110)가 광축 방향으로 선단 운동을 함으로써 오토포커스(AF:Auto Focus), 줌(ZOOM)이 가능해진다. 피사체를 보다 선명하게 촬상하기 위해서는, 이미지 센서(410)에 맺히는 피사체 광학상의 초점이 맞아야 한다. 이를 위해, 피사체 광학상의 초점을 맞추기 위한 렌즈부(110)가 광축 방향으로 선단운동을 하여 초점거리를 맞추어야 하는데 이때 보이스코일 모터(100)를 이용한다. 카메라 모듈(A)은 이 렌즈(110)의 위치를 자동으로 조절하여 피사체 광학상의 초점을 자동으로 맞추는 기능을 제공한다. 구체적으로, 오토포커스는 촬상된 영상의 콘트라스트(contrast)를 데이터화하여 AF데이터를 생성하고, AF데이터가 가장 큰 위치에 렌즈(110)를 위치 시킴으로서, 초점을 맞추는 기능이다. 초점이 맞으면 피사체의 형태가 선명하여 명암구분이 명확하기 때문에, AF데이터가 커짐을 이용한 것이다. 또한, 보이스코일 모터(100)를 이용하여 피사체의 상의 맺히는 크기를 조정하는 줌기능 또한 가능해진다.

본 발명에서는 홀더(200)를 사용하여 후술될 단자(300)의 수용과 납땜(310)을 위한 공간부(210,210')가 마련되며, 이에 따라 공간부(210)가 중간에 형성된 실시예와, 공간부(210')가 모서리에 형성된 다른 실시예로 구분된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 홀더(200)는 도 2 내지 도 3의 도시된 바와 같이 보이스코일 모터(100)에 하단에 대응하며 고정된다. 홀더는 렌즈(110)를 통한 상이 인쇄회로기판(400)의 이미지센서(410)에 맺히도록 중공(中空)형으로 구성된다. 또한, 홀더(200)의 일면 중앙에는 절곡 되어 형성된 공간부(210)를 구비한다.

단자(300)는 공간부(210,210') 내부에 위치하여 보이스코일 모터(100)의 구 동을 위해 보이스코일 모터(100)와 전기적으로 연결된다. 또한, 단자(300)는 복수로 구성된다.

인쇄회로기판(400)은 홀더(200) 하단에 고정되어 상면으로 단자(300)와 납땜함으로 보이스코일 모터(100)와 전기적으로 연결된다. 또한, 소정의 전기적인 패턴과 다수의 전극(미도시)이 구비되어 있으며, 이미지 센서(410)에서 출력되는 영상신호를 디지털 처리하는 역할을 한다. 이때, 다수의 전극 내측으로는 수광된 광이미지를 전기적인 신호로 변환시키는 이미지 센서(410)가 에폭시 등의 접착제에 의해 접착된다.

이미지 센서(410)는 다수의 화소로 구성된 화소영역(미도시)과, 화소영역의 입출력 단자인 다수의 전극(미도시)으로 구성된다. 이때, 다수의 전극은 각각 와이어 본딩(Wire bonding) 장비를 이용하여 인쇄회로기판(400)의 전극과 전기적으로 연결된다. 이때, 이미지 센서(410)는 CCD, CMOS 센서 등이 사용된다.

따라서, 보이스코일 모터(100)의 하단에 홀더(200,200')를 고정하고, 홀더(200,200')의 공간부(210,210')를 통해 보이스코일 모터(100)와 연결된 단자(300)와 인쇄회로기판(400)은 납땜을 하여 본 발명에 따른 카메라 모듈(A)이 구성된다. 즉, 단자(300)와 인쇄회로기판(400)과의 납땜부(310)는 카메라 모듈(A) 외측으로 노출되지 않고 공간부(210,210') 내에서 구성이 된다. 또한, 홀더(200,200')에는 카메라 모듈(A)의 고정을 위한 고정홈(220)이 더 구비된다.

또한, 도 6의 도시와 같이 종래의 카메라 모듈은 외측으로 단자와 납땜이 돌출되어 소켓(500)에 삽입하여 사용이 어려웠지만 본 발명에서는 외측으로 단 자(300)와 납땜(310)이 돌출되지 않아 소켓(500)을 사용하여 카메라 모듈(A)의 일부 또는 전부가 수용되도록 고정하며 사용이 가능하다.

또한, 인쇄회로기판(400) 하측으로 패드(420)를 구비하여 소켓(500)과 데이터신호의 전달이 가능하게 구성한다. 또한, 패드(420)는 하측뿐만 아니라 하단 벽면에 돌출되지 않게 구성하는 것도 가능하다.

한편, 도 2의 홀더(200)는 중앙에 공간부(210)가 형성되어 인쇄회로기판(400)의 유효면적을 차지하게 되어 기존의 내부 인쇄회로기판(400)의 레이아웃의 공간이 부족할 수도 있다.

이에 본 발명의 다른 실시예에 따른 홀더(200')는 도 4 내지 도 5의 도시된 바와 같이 중공형의 형상으로 일면의 중앙이 아닌 일면의 양측 모서리가 절곡 되어 형성된 공간부(210')를 양측으로 구비한다. 이에 내부 공간의 유효면적은 줄지 않음으로 카메라 모듈(A)의 전체크기 또한 커지지 않는다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허 청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 카메라 모듈은, 홀더의 공간부를 이용하여 단자와 납땜 부분이 카메라 모듈 외부로 돌출되지 않아 기존의 고정초점 카메라 모듈(Fixed focus camera module)과 같은 형상을 구현하여 사이즈 면에서 커다란 제약이 없으므로 단말기 및 휴대기기의 소형화 설계에 편의를 제공하는 효과를 제공한다. 또한, 외부로 돌출되는 부분이 없으므로 소켓타입의 카메라 모듈로도 사용 가능한 효과를 제공한다.

Claims (6)

1. 피사체의 광이미지를 입사 받을 수 있도록 렌즈의 초점거리를 조절하는 보이스코일 모터;

   중공형의 형상으로 상기 보이스코일 모터의 저면에 고정되며, 테두리 일부에 공간부가 형성되는 홀더;

   상기 공간부에 보이스코일 모터의 구동을 위해 보이크코일 모터와 전기적으로 연결되는 복수의 단자; 및

   상기 렌즈부에 입사되는 광이미지를 결상하는 이미지 센서를 구비하며, 상기 홀더의 하단에 고정되는 인쇄회로기판;

   을 포함하는 카메라 모듈.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 단자는 상기 인쇄회로기판 상면에 직접 남땜하여 인쇄회로기판과 전기적으로 연결되는 카메라 모듈.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 공간부는 홀더의 일측벽의 중앙에 형성되는 카메라 모듈.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 공간부는 홀더 일측벽의 양쪽 모서리 내부에 형성되는 카메라 모듈.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 홀더는 고정을 위한 고정홈을 더 구비하는 카메라 모듈.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 인쇄회로기판의 하측으로 도금되어 형성되는 복수의 패드를 포함하는 카메라 모듈.

Images