KR20100080886A - 카메라 모듈 - Google Patents

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KR20100080886A
KR20100080886A KR1020100058812A KR20100058812A KR20100080886A KR 20100080886 A KR20100080886 A KR 20100080886A KR 1020100058812 A KR1020100058812 A KR 1020100058812A KR 20100058812 A KR20100058812 A KR 20100058812A KR 20100080886 A KR20100080886 A KR 20100080886A
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홍정하
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

실시예에 따른 촬상 렌즈는 양(+)의 파워를 갖는 제1렌즈; 음(-)의 파워를 갖는 제2렌즈; 양(+)의 파워를 갖는 제3렌즈; 및 음(-)의 파워를 갖는 제4렌즈를 포함하며, 상기 제1렌즈, 제2렌즈, 제3렌즈 및 제4렌즈는 물체측으로부터 순서대로 배치되고, 상기 제1렌즈 또는 제2렌즈를 이동하여 포커싱을 조절하는 것을 포함한다.
실시예에 따른 카메라 모듈은 적어도 하나 이상의 렌즈를 포함하는 제1렌즈부; 상기 제1렌즈부를 감싸도록 결합된 액추에이터; 상기 제1렌즈부를 포함하는 상기 액추에이터의 하부에 결합된 제2렌즈부; 상기 액추에이터 및 상기 제2렌즈부의 외주면에 결합된 하우징; 및 상기 하우징의 하부에 결합되며, 수광소자가 배치된 인쇄회로기판과 결합된 홀더를 포함한다.

Description

카메라 모듈{Camera module}
실시예는 촬상 렌즈 및 카메라 모듈에 관한 것이다.
최근에 이미지 픽업 시스템(Image Pickup System)과 관련하여 통신단말기용 카메라 모듈, 디지탈 스틸 카메라(DSC, Digital Still Camera), 캠코더, PC 카메라(퍼스널 컴퓨터에 부속된 촬상장치) 등이 연구되고 있다. 이러한 이미지 픽업 시스템과 관련된 카메라 모듈이 상(image)을 얻기 위해 가장 중요한 구성요소는 상(image)을 결상하는 촬상 렌즈이다.
실시예는 수차특성이 우수한 촬상 렌즈 및 소형화할 수 있는 카메라 모듈을 제공한다.
실시예에 따른 촬상 렌즈는 양(+)의 파워를 갖는 제1렌즈; 음(-)의 파워를 갖는 제2렌즈; 양(+)의 파워를 갖는 제3렌즈; 및 음(-)의 파워를 갖는 제4렌즈를 포함하며, 상기 제1렌즈, 제2렌즈, 제3렌즈 및 제4렌즈는 물체측으로부터 순서대로 배치되고, 상기 제1렌즈 또는 제2렌즈를 이동하여 포커싱을 조절하는 것을 포함한다.
실시예에 따른 카메라 모듈은 적어도 하나 이상의 렌즈를 포함하는 제1렌즈부; 상기 제1렌즈부를 감싸도록 결합된 액추에이터; 상기 제1렌즈부를 포함하는 상기 액추에이터의 하부에 결합된 제2렌즈부; 상기 액추에이터 및 상기 제2렌즈부의 외주면에 결합된 하우징; 및 상기 하우징의 하부에 결합되며, 수광소자가 배치된 인쇄회로기판과 결합된 홀더를 포함한다.
실시예에 따른 촬상 렌즈는 제1렌즈 또는 제2렌즈만을 이동하여 근거리 물체를 포커싱을 할 수 있으며, 상측 면에 비구면 변곡점을 갖는 제4렌즈를 이용하여 촬상 렌즈를 구현함으로써, 수차 특성이 우수하며, 소형화된 촬상 렌즈를 구현할 수 있다.
실시예에 따른 카메라 모듈은 제1렌즈부와 제2렌즈부의 외경의 차이만큼의 공간에 액추에이터를 설치함으로써, 상기 액추에이터를 설치할 별도의 공간이 필요치 않아 카메라 모듈을 소형화 시킬 수 있다.
또한, 포커싱을 하기 위한 상기 액추에이터가 상기 제1렌즈부에만 장착되어, 렌즈 어셈블리 전체를 구동하는 것과 비교하여 소비전력을 줄일 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 제1실시예에 따른 촬상 렌즈의 내부 구조를 개략적으로 도시한 측단면도이다.
도 2는 제1실시예에 따른 촬상 렌즈의 수차 특성을 도시한 그래프이다.
도 3a 및 도 3b는 제2실시예에 따른 촬상 렌즈의 내부 구조를 개략적으로 도시한 측단면도이다.
도 4는 제2실시예에 따른 촬상 렌즈의 수차 특성을 도시한 그래프이다.
도 5는 제1실시예 및 제2실시예의 상기 촬상 렌즈를 포함하는 제3실시예에 따른 카메라 모듈을 개략적으로 도시한 측단면도이다.
도 6은 액추에이터가 도시된 분해 사시도이다.
도 1a 및 도 1b는 제1실시예에 따른 촬상 렌즈의 내부 구조를 개략적으로 도시한 측단면도이다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 제1실시예에 따른 촬상 렌즈는 물체측으로부터 상면(R12)측을 향해 순서대로, 제1렌즈(10), 조리개(15), 제2렌즈(20), 제3렌즈(30), 제4렌즈(40), 필터(50) 및 수광 소자(60)를 포함하여 이루어진다.
피사체 영상을 획득하기 위하여 피사체의 영상 정보에 해당되는 광은 상기 제1렌즈(10), 조리개(15), 제2렌즈(20), 제3렌즈(30), 제4렌즈(40) 및 필터(50)를 통과하여 상기 수광 소자(60)에 입사된다.
상기 제1렌즈(10)는 양(+)의 파워(power)를 갖고, 물체측에 볼록면을 가진다.
상기 제2렌즈(20)는 음(-)의 파워를 갖고, 상측에 오목면을 가지며, 포커싱(focusing)하기 위해 상측으로 이동이 가능하다.
도 1b는 상기 제2렌즈(20)가 상측으로 이동한 것을 도시한 것이며, 상기 제2렌즈(20)가 상측으로 이동함으로써, 근거리 물체의 포커싱이 가능하게 된다.
이때, 근거리 물체를 포커싱하기 위해 상기 제2렌즈(20)에만 액추에이터가 설치될 수 있으며, 상기 액추에이터의 구동에 의해 상기 제2렌즈(20)는 상측으로 0.06~0.12 mm만큼 이동할 수 있다.
그리고, 상기 제3렌즈(30)는 양(+)의 파워를 갖고, 상측에 볼록면을 가진다.
상기 제1렌즈(10), 제2렌즈(20) 및 제3렌즈(30)는 물체측과 상측 모두 비구면으로 형성되나, 변곡점은 형성되지 않는다.
또한, 상기 제4렌즈(40)는 음(-)의 파워를 가지며, 비구면 변곡점을 포함하여 형성된다.
이때, 상기 제4렌즈(40)의 물체측에는 변곡점이 형성되지 않으나, 상측 면에는 하나 또는 복수개의 비구면 변곡점이 형성될 수 있다.
상기 제4렌즈(40)의 상측면(R9)은 중심부에서 주변을 향함에 따라 상측으로 구부러지고, 다시 주변에서 최외각 영역을 향함에 따라 물체측으로 구부러져 비구면 변곡점을 형성한다.
상기 제4렌즈(40)에 형성된 상기 비구면 변곡점은 수광 소자(60)에 입사되는 주광선의 최대 사출각을 조절할 수 있다.
상면(R12)인 수광 소자(60)가 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 센서인 경우, 각 픽셀에서 광량이 확보되는 각도가 있으며, 상기 각도가 다르면 광량이 확보되지 않아 화면의 주변부가 어두워지는 현상(shading)이 나타난다.
따라서, 제1실시예에서는, 상기 제4렌즈(40)의 상측면(R9)에 비구면 변곡점을 형성하여 주광선의 최대 사출각을 조절함으로써, 화면의 주변부가 어두워지는 현상을 방지할 수 있다.
상기 제1렌즈(10), 제2렌즈(20) 및 제3렌즈(30) 및 제4렌즈(40)는 모두 플라스틱(plastic) 재질로 형성될 수 있으며, 상기 제1렌즈(10), 제2렌즈(20), 제3렌즈(30) 및 제4렌즈(40)의 모든 면은 비구면으로 형성될 수 있다.
상기 제1렌즈(10), 제2렌즈(20), 제3렌즈(30) 및 제4렌즈(40)의 모든 면이 비구면으로 이루어지고, 또한 상기 제4렌즈(40)의 상측면(R9)에 비구면 변곡점이 형성되어 구면수차(spherical aberration), 비점수차(astigmatism)를 보정할 수 있다.
상기 제1렌즈(10)는 상기 제2렌즈(20), 제3렌즈(30) 및 제4렌즈(40)에 비해 굴절력이 크고, 강한 파워를 갖는다.
상기 조리개(15)는 상기 제1렌즈(10)와 제2렌즈(20) 사이에 배치되며, 상기 제1렌즈(10)로부터 입사되는 빛을 선택적으로 수렴하여 초점거리(focus length)를 조절하는 기능을 수행한다.
상기 필터(50)는 적외선 차단 필터(IR cut filter)로 이루어질 수 있다.
상기 적외선 차단 필터는 외부 빛으로부터 방출되는 복사열이 상기 수광소자(60)에 전달되지 않도록 차단시키는 기능을 한다.
즉, 적외선 차단 필터는 가시광선은 투과시키고, 적외선은 반사시켜 외부로 유출되도록하는 구조를 가진다.
제1실시예에서는 상기 필터(50)가 상기 제4렌즈(40)와 수광 소자(60) 사이에 배치되지만, 이에 한정되지 않고, 상기 필터(50)의 위치는 상기 렌즈들의 사이에 선택적으로 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1렌즈(10), 제2렌즈(20), 제3렌즈(30) 및 제4렌즈(40)에 적외선 차단 물질이 코팅(coating)되어, 상기 필터(50)를 대신할 수 있다.
그리고, 상(像)이 맺히는 상기 수광 소자(60)는 피사체 영상에 대응하는 광신호를 전기적인 신호로 변환하는 이미지 센서로 이루어질 수 있으며, 상기 이미지 센서는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 센서로 이루어질 수 있다.
제1실시예에 따른 촬상 렌즈는 다음의 표 1과 같은 광학적 특징을 가진다.
렌즈면 곡률반경(mm) 두께(mm) 굴절율(N) 비고
R1* 1.84701 0.630562 1.53 E48R
R2* -8.01713 0.01
R3 ∞ 0.2 조리개
R4* -5.06870 0.468674 1.612 OKP4
R5* 5.57309 0.554162
R6* -3.50965 0.792534 1.53 E48R
R7* -1.18856 0.545556
R8* -25.12031 0.522601 1.53 E48R
R9* 1.81201
R10 ∞ 필터
R11 ∞ 필터
R12 ∞ 센서
(* 표시는 비구면을 나타낸다)
상기의 표 1에 도시된 바와 같이, 제1실시예에 따른 촬상 렌즈는 상기 제1렌즈(10), 제2렌즈(20), 제3렌즈(30) 및 제4렌즈(40)의 모든 면이 비구면이다.
그리고, 상기 표 1에 표기한 두께는 각 렌즈면에서 다음 렌즈면까지의 거리를 나타낸다.
아래의 표 2는 제1실시예의 비구면 렌즈에 대한 비구면 계수 값이다.
렌즈면 K A1 A2 A3 A4
R1 -0.746353 -0.931214×10-2 0.358125×10-1 -0.109826 0.105513
R2 23.982096 0.865897×10-2 -0.252427×10-1 -0.713300×10-2 -0.162964×10-1
R4 -39.312862 0.661833×10-1 -0.864940×10-1 0.106068 -0.978927×10-1
R5 11.057571 0.124262 -0.759770×10-1 0.931757×10-1 -0.817274×10-1
R6 6.522789 0.223224×10-1 -0.401145×10-1 0.647163×10-1 -0.121615×10-1
R7 -0.708955 0.829896×10-1 -0.607000×10-1 0.282963×10-1 0.117743×10-1
R8 146.31079 -0.128343 0.594051×10-1 -0.862938×10-2 -0.161596×10-2
R9 -10.233510 -0.906419×10-1 0.345084×10-1 -0.997451×10-2 0.161921×10-2
제1실시예의 비구면 렌즈에 대한 표 2의 비구면 계수 값은 다음의 수학식 1로부터 얻을 수 있다.
Figure pat00001
Z : 렌즈의 정점으로부터 광축 방향으로의 거리
C : 렌즈의 기본 곡률
Y : 광축에 수직인 방향으로의 거리
K : 코닉 상수(Conic constant)
A1, A2, A3, A4, A5 : 비구면 계수(Aspheric constant)
즉, 상기의 비구면 계수 값을 갖는 제1렌즈(10), 제2렌즈(20), 제3렌즈(30) 및 제4렌즈(40)를 사용함으로써, 구면수차, 비점수차를 보정할 수 있으며, 또한, 왜곡(distortion)도 양호하게 보정할 수 있다.
이상에서 설명한 제1실시예에 따른 촬상 렌즈의 전체 광학계의 초점거리(f), 각 렌즈의 초점거리, 및 F넘버(F-number)는 다음의 표 3과 같다.
광학계의 초점거리(f) 4.6 mm
제1렌즈의 초점거리(f1) 2.89 mm
제2렌즈의 초점거리(f2) -4.3 mm
제3렌즈의 초점거리(f3) 3.03 mm
제4렌즈의 초점거리(f4) -3.16 mm
F넘버 2.8
이때, 제1실시예는 다음의 조건을 만족할 수 있다.
0.5<f/f1<3.5 (1)
0.5<f2/f<1.5 (2)
0.5<f/f3<3.5 (3)
0.5<f4/f<1.5 (4)
0.5<f1/f3<1.5 (5)
0.5<f4/f2<1.5 (6)
상기의 조건식 (1) 내지 (6)은 촬상 렌즈를 소형화시키고, 구면수차를 양호한 상태로 유지하기 위한 조건이다.
즉, 상기의 조건식을 만족함으로써, 수차보정이 용이하고, 소형화된 촬상 렌즈를 형성시킬 수 있다.
그리고, 조건식 (2) 및 (4)의 조건보다 작은 값으로 촬상 렌즈가 설계되면 촬상 렌즈가 소형화될 수 있으나, 수차보정이 어려워지며, 조건식 (2) 및 (4)의 조건보다 큰 값으로 촬상 렌즈가 설계되면 수차보정이 용이해지나, 촬상 렌즈가 소형화되기 어려워진다.
도 2는 제1실시예에 따른 촬상 렌즈의 수차 특성을 도시한 그래프이다.
도 2는 구면수차(Longitudinal Spherical Aberration), 비점수차(Astigmatic Field Curves) 및 왜곡수차(Distortion)를 측정한 그래프가 도시되어 있다.
이때, 상기 구면수차는 c선(λ=656.3 nm), d선(λ=587.6 nm), e선(λ=546.1 nm) 및 f선(λ=486.1 nm)에 따른 구면수차를 나타내고, 상기 비점수차는 상면의 높이에 따른 탄젠셜면(tangential plane)과 새지털면(sagittal plane)의 수차특성을 나타내며, 상기 왜곡수차는 상면의 높이에 따른 왜곡도를 보여준다.
이상의 실시예에 따른 촬상 렌즈는 제2렌즈만을 이동시킴으로써, 근거리 물체의 포커싱이 가능하게 된다.
또한, 제1렌즈가 제2렌즈, 제3렌즈 및 제4렌즈에 비해 굴절력이 크고, 강한 파워를 가지며, 상측 면에 비구면 변곡점을 갖는 제4렌즈를 이용하여 촬상 렌즈를 구현함으로써, 수차 특성이 우수하며, 소형화된 촬상 렌즈를 구현할 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 제2실시예에 따른 촬상 렌즈의 내부 구조를 개략적으로 도시한 측단면도이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 제2실시예에 따른 촬상 렌즈는 물체측으로부터 상면(R12)측을 향해 순서대로, 제1렌즈(10), 조리개(15), 제2렌즈(20), 제3렌즈(30), 제4렌즈(40), 필터(50) 및 수광 소자(60)를 포함하여 이루어진다.
피사체 영상을 획득하기 위하여 피사체의 영상 정보에 해당되는 광은 상기 제1렌즈(10), 조리개(15), 제2렌즈(20), 제3렌즈(30), 제4렌즈(40) 및 필터(50)를 통과하여 상기 수광 소자(60)에 입사된다.
상기 제1렌즈(10)는 양(+)의 파워를 갖고, 물체측에 볼록면을 가지며, 포커싱하기 위해 물체측으로 이동이 가능하다.
도 3b는 상기 제1렌즈(10)가 물체측으로 이동한 것을 도시한 것이며, 상기 제1렌즈(10)가 물체측으로 이동함으로써, 근거리 물체의 포커싱이 가능하게 된다.
이때, 근거리 물체를 포커싱하기 위해 상기 제1렌즈(10)에만 액추에이터가 설치될 수 있으며, 상기 액추에이터의 구동에 의해 상기 제1렌즈(10)는 물체측으로 0.06~0.12 mm만큼 이동할 수 있다.
상기 제2렌즈(20)는 음(-)의 파워를 갖고, 상측에 오목면을 가진다.
그리고, 상기 제3렌즈(30)는 양(+)의 파워를 갖고, 상측에 볼록면을 가진다.
상기 제1렌즈(10), 제2렌즈(20) 및 제3렌즈(30)는 물체측과 상측 모두 비구면으로 형성되나, 변곡점은 형성되지 않는다.
또한, 상기 제4렌즈(40)는 음(-)의 파워를 가지며, 비구면 변곡점을 포함하여 형성된다.
이때, 상기 제4렌즈(40)의 물체측에는 변곡점이 형성되지 않으나, 상측 면에는 하나 또는 복수개의 비구면 변곡점이 형성될 수 있다.
상기 제4렌즈(40)의 상측면(R9)은 중심부에서 주변을 향함에 따라 상측으로 구부러지고, 다시 주변에서 최외각 영역을 향함에 따라 물체측으로 구부러져 비구면 변곡점을 형성한다.
상기 제4렌즈(40)에 형성된 상기 비구면 변곡점은 수광 소자(60)에 입사되는 주광선의 최대 사출각을 조절할 수 있다.
상면(R12)인 수광 소자(60)가 CCD 또는 CMOS 센서인 경우, 각 픽셀에서 광량이 확보되는 각도가 있으며, 상기 각도가 다르면 광량이 확보되지 않아 화면의 주변부가 어두워지는 현상이 나타난다.
따라서, 제2실시예에서는, 상기 제4렌즈(40)의 상측면(R9)에 비구면 변곡점을 형성하여 주광선의 최대 사출각을 조절함으로써, 화면의 주변부가 어두워지는 현상을 방지할 수 있다.
상기 제1렌즈(10), 제2렌즈(20) 및 제3렌즈(30) 및 제4렌즈(40)는 모두 플라스틱(plastic) 재질로 형성될 수 있으며, 상기 제1렌즈(10), 제2렌즈(20), 제3렌즈(30) 및 제4렌즈(40)의 모든 면은 비구면으로 형성될 수 있다.
상기 제1렌즈(10), 제2렌즈(20), 제3렌즈(30) 및 제4렌즈(40)의 모든 면이 비구면으로 이루어지고, 또한 상기 제4렌즈(40)의 상측면(R9)에 비구면 변곡점이 형성되어 구면수차, 비점수차를 보정할 수 있다.
상기 제3렌즈(30)는 상기 제1렌즈(10), 제2렌즈(20) 및 제4렌즈(40)에 비해 굴절력이 크고, 강한 파워를 갖는다.
상기 조리개(15)는 상기 제1렌즈(10)와 제2렌즈(20) 사이에 배치되며, 상기 제1렌즈(10)로부터 입사되는 빛을 선택적으로 수렴하여 초점거리를 조절하는 기능을 수행한다.
상기 필터(50)는 적외선 차단 필터로 이루어질 수 있다.
*86상기 적외선 차단 필터는 외부 빛으로부터 방출되는 복사열이 상기 수광소자(60)에 전달되지 않도록 차단시키는 기능을 한다.
즉, 적외선 차단 필터는 가시광선은 투과시키고, 적외선은 반사시켜 외부로 유출되도록하는 구조를 가진다.
그리고, 상(像)이 맺히는 상기 수광 소자(60)는 피사체 영상에 대응하는 광신호를 전기적인 신호로 변환하는 이미지 센서로 이루어질 수 있으며, 상기 이미지 센서는 CCD 또는 CMOS 센서로 이루어질 수 있다.
제2실시예에 따른 촬상 렌즈는 다음의 표 4과 같은 광학적 특징을 가진다.
렌즈면 곡률반경(mm) 두께(mm) 굴절율(N) 비고
R1* 1.57795 0.621536 1.53 E48R
R2* -7.57502 0.05
R3 ∞ 조리개
R4* 8.43005 0.408434 1.612 OKP4
R5* 1.76836 0.551813
R6* -2.61650 0.768349 1.53 E48R
R7* -0.88894 0.1
R8* 4.97294 0.45 1.53 E48R
R9* 1.02522 0.219867
R10 ∞ 필터
R11 ∞ 필터
R12 ∞ 센서
(* 표시는 비구면을 나타낸다)
상기의 표 4에 도시된 바와 같이, 제1실시예에 따른 촬상 렌즈는 상기 제1렌즈(10), 제2렌즈(20), 제3렌즈(30) 및 제4렌즈(40)의 모든 면이 비구면이다.
그리고, 상기 표 4에 표기한 두께는 각 렌즈면에서 다음 렌즈면까지의 거리를 나타낸다.
아래의 표 5는 제2실시예의 비구면 렌즈에 대한 비구면 계수 값이다.
렌즈면 K A1 A2 A3 A4
R1 -0.483205 -0.246449×10-2 0.522406×10-1 -0.231582 0.344968
R2 0 0.474493×10-1 -0.149031 0 0
R4 0 0.638736×10-1 -0.292645 0.378904 -0.406851
R5 1.064704 0.349369×10-1 -0.951522×10-1 0.188349 -0.425036
R6 4.686682 0.198973×10-1 -0.381843×10-1 0.167666 -0.383098×10-1
R7 -0.832693 0.178349 -0.134447 0.793687×10-1 0.423765×10-1
R8 -397.907903 -0.174002 0.115367 -0.221525×10-1 -0.552248×10-2
R9 -7.925568 -0.136435 0.652928×10-1 -0.248031×10-1 0.555247×10-2
제2실시예의 비구면 렌즈에 대한 표 5의 비구면 계수 값은 제1실시예에서 제시한 수학식 1로부터 얻을 수 있다.
상기의 비구면 계수 값을 갖는 제1렌즈(10), 제2렌즈(20), 제3렌즈(30) 및 제4렌즈(40)를 사용함으로써, 구면수차, 비점수차를 보정할 수 있으며, 또한, 왜곡(distortion)도 양호하게 보정할 수 있다.
이상에서 설명한 제2실시예에 따른 촬상 렌즈의 전체 광학계의 초점거리(f), 각 렌즈의 초점거리, 및 F넘버(F-number)는 다음의 표 6과 같다.
광학계의 초점거리(f) 3.56 mm
제1렌즈의 초점거리(f1) 2.52 mm
제2렌즈의 초점거리(f2) -3.73 mm
제3렌즈의 초점거리(f3) 2.2 mm
제4렌즈의 초점거리(f4) -2.53 mm
F넘버 2.8
이때, 제2실시예는 다음의 조건을 만족할 수 있다.
0.5<f/f1<3.5 (7)
0.5<f2/f<1.5 (8)
0.5<f/f3<3.5 (9)
0.5<f4/f<1.5 (10)
0.5<f1/f3<1.5 (11)
0.5<f4/f2<1.5 (12)
상기의 조건식 (7) 내지 (12)는 촬상 렌즈를 소형화시키고, 구면수차를 양호한 상태로 유지하기 위한 조건이다.
즉, 상기의 조건식을 만족함으로써, 수차보정이 용이하고, 소형화된 촬상 렌즈를 형성시킬 수 있다.
이때, 조건식 (8) 및 (10)의 조건보다 작은 값으로 촬상 렌즈가 설계되면 촬상 렌즈가 소형화될 수 있으나, 수차보정이 어려워지며, 조건식 (8) 및 (10)의 조건보다 큰 값으로 촬상 렌즈가 설계되면 수차보정이 용이해지나, 촬상 렌즈가 소형화되기 어려워진다.
도 4는 제2실시예에 따른 촬상 렌즈의 수차 특성을 도시한 그래프이다.
도 4는 구면수차, 비점수차 및 왜곡수차를 측정한 그래프가 도시되어 있다.
이때, 상기 구면수차는 c선(λ=656.3 nm), d선(λ=587.6 nm), e선(λ=546.1 nm) 및 f선(λ=486.1 nm)에 따른 구면수차를 나타내고,상기 비점수차는 상면의 높이에 따른 탄젠셜면과 새지털면의 수차특성을 나타내며, 상기 왜곡수차는 상면의 높이에 따른 왜곡도를 보여준다.
이상의 제2실시예에 따른 촬상 렌즈는 제1렌즈만을 이동시킴으로써, 근거리 물체의 포커싱이 가능하게 된다.
또한, 제3렌즈가 제1렌즈, 제2렌즈 및 제4렌즈에 비해 강한 파워를 가지며, 상측 면에 비구면 변곡점을 갖는 제4렌즈를 이용하여 촬상 렌즈를 구현함으로써, 수차 특성이 우수하며, 소형화된 촬상 렌즈를 구현할 수 있다.
이상의 제1실시예 및 제2실시예는 제1렌즈 또는 제2렌즈만을 이동하여 근거리 물체를 포커싱을 할 수 있으며, 상측 면에 비구면 변곡점을 갖는 제4렌즈를 이용하여 촬상 렌즈를 구현함으로써, 수차 특성이 우수하며, 소형화된 촬상 렌즈를 구현할 수 있다.
도 5는 제1실시예 및 제2실시예의 상기 촬상 렌즈를 포함하는 제3실시예에 따른 카메라 모듈을 개략적으로 도시한 측단면도이며, 도 6은 액추에이터가 도시된 분해 사시도이다.
참고로, 도 5에서 상기 촬상 렌즈의 렌즈 형태는 임의로 도시하였다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제3실시예에 따른 카메라 모듈은 제1렌즈부(100), 제2렌즈부(200) 및 액추에이터(105)가 배치된 하우징(80), 홀더(90) 및 인쇄회로기판(70)을 포함한다.
하우징(80)은 상기 제1렌즈부(100) 및 제2렌즈부(200)를 포함하는 액추에이터(105)를 포함한다.
상기 제1렌즈부(100)는 제1렌즈(10) 및 제2렌즈(20)를 포함하고, 상기 제2렌즈부(200)는 제3렌즈(30) 및 제4렌즈(40)를 포함한다.
그리고, 상기 제1렌즈부(100)는 제1경통(101)에 장착되고, 상기 제2렌즈부(200)는 제2경통(102)에 장착되며, 상기 제1렌즈부(100) 및 제2렌즈부(200)는 인쇄회로기판(70)에 배치된 수광 소자(60)로 광을 집광시킨다.
상기 제1렌즈부(100)를 포함하는 상기 제1경통(101)은 상기 액추에이터(105)의 내부에 장착되고, 상기 액추에이터(105)는 상기 렌즈들의 위치를 조정하여 초점을 조절하여, 자동 초점 및 광학줌 기능이 구현될 수 있도록 한다.
상기 액추에이터(105)는 상기 제1렌즈부(100)를 둘러싸도록 배치되어, 상기 제1렌즈부(100)를 상하로 이동시켜 초점을 조절할 수 있으며, 음성코일모터(VCM: Voice Coil Motor) 타입의 액추에이터를 이용할 수 있다.
상기 액추에이터(105)를 도 6에 도시된 사시도를 참고로 살펴보면, 상기 액추에이터(105)는 제1경통(101), 상스프링(113), 코일(103), 마그네트(104) 및 하스프링(115)을 포함한다.
상기 마그네트(104)가 상기 코일(103)을 감싸도록 결합될 수 있으며, 상기 코일(103) 내부로 상기 제1경통(101)이 결합될 수 있다.
그리고, 상기 코일(103)의 상부로는 상스프링(113)이, 하부로는 하스프링(115)이 배치될 수 있다.
이때, 상기 상스프링(113)의 상부로는 상스프링 몰드(112)가, 상기 상스프링(113)과 마그네트(104)의 사이에는 절연판(114)이 배치될 수 있다.
그리고, 상기 제1경통(101), 상스프링(113), 코일(103), 마그네트(104) 및 하스프링(115)이 결합된 후, 상기 구성요소들을 고정시킬 수 있는 커버(111)가 배치될 수 있다.
이때, 상기 커버(111)는 상기 상스프링(113)과 밀착되도록 고정된 후, 별도의 하부커버 없이, 상기 제3렌즈(30) 및 제4렌즈(40)가 장착된 상기 제2경통(102) 상에 바로 장착될 수 있다.
이상에서 설명한 상기 액추에이터(105)는 상기 마그네트(104)에 의해 발생하는 자기장과 상기 코일(103)에 의해 발생하는 전기장의 상호 작용에 의해 발생하는 전자기력에 의해 상기 제1렌즈부(100)가 장착된 구동부(미도시)를 구동함으로써 오토포커싱 작업을 수행할 수 있다.
그리고, 상기 구동부의 포커싱 구동 정도를 조정하는 복원력이 있는 상기 상스프링(113) 및 하스프링(115)은 판 스프링으로 형성될 수 있다.
상기 코일(103)에 순방향 또는 역방향으로 전류가 인가됨으로써 상기 상스프링(113) 및 하스프링(115)의 변동에 의해 상기 코일(103)과 결합된 상기 제1경통(101)이 상하로 이동되어, 상기 제1렌즈부(100)의 이동에 의한 포커싱을 수행할 수 있다.
그리고, 도 5는 상기 제1렌즈(10) 및 제2렌즈(20)를 동시에 이동시킬 수 있도록 상기 제1렌즈부(100)의 상하에 상기 상스프링(113) 및 하스프링(115)이 배치된 것을 도시하였다.
그러나, 제3실시예는 도 5에 도시된 상기 상스프링(113) 및 하스프링(115)이 상기 제1렌즈부(100)의 상하에 배치되는 구조에만 한정되지 않고, 상기 제1렌즈(10)의 상부 및 하부 또는 상기 제2렌즈(20)의 상부 및 하부에 형성되어, 상기 제1렌즈(10) 또는 제2렌즈(20)만을 이동하여 포커싱을 할 수도 있다.
이때, 상기 상스프링(113) 및 하스프링(115)이 상기 제1렌즈(10)의 상부 및 하부 또는 상기 제2렌즈(20)의 상부 및 하부에 형성된 경우, 상기 제1렌즈(10)와 제2렌즈(20)는 각각 서로 다른 경통에 배치될 수 있다.
즉, 상기 제1렌즈(10)와 제2렌즈(20) 중 어느 하나의 렌즈만을 이동시켜 포커싱을 하는 경우, 이동시키고자하는 렌즈에만 상기 액추에이터(105)가 형성될 수 있다.
따라서, 상기 상스프링(113) 및 하스프링(115)을 포함하는 상기 액추에이터(105)는 이동시키고자 하는 렌즈에 따라 선택적으로 배치될 수 있으며, 본 제3실시예에서는 상기 제1렌즈군(100)을 이동시켜 카메라 모듈의 초점을 조절할 수 있도록 설계하였다.
그리고, 상기 제1렌즈부(100)에 배치된 상기 제1렌즈(10) 및 제2렌즈(20)의 직경 또는 외경은 상기 제2렌즈부(200)에 배치된 상기 제3렌즈(30) 및 제4렌즈(40)의 직경 또는 외경보다 작게 형성된다.
이때, 상기 제1렌즈부(100)를 포함하는 상기 액추에이터(105)의 외경과 상기 제2렌즈부(200)를 포함하는 상기 제2경통(102)의 외경은 동일한 크기로 형성될 수 있다.
상기 제1렌즈부(100)를 포함하는 상기 액추에이터(105)와 상기 제2렌즈부(200)를 포함하는 상기 제2경통(102)의 크기가 같기 때문에, 상기 액추에이터(105)가 장착된 상기 제1렌즈부(100)는 상기 제2경통(102)상에 장착될 수 있다.
즉, 상기 제2경통(102)의 크기와 동일하며, 상기 제1경통(101)을 포함하는 상기 액추에이터(105)가 상기 제2렌즈부(200)를 포함하는 상기 제2경통(102)상에 장착된다.
상기 제1렌즈부(100)와 제2렌즈부(200)의 외경의 차이만큼의 공간에 상기 액추에이터(105)를 설치함으로써, 상기 액추에이터(105)를 설치할 별도의 공간이 필요치 않기 때문에 카메라 모듈의 크기를 줄일 수 있다.
또한, 상기 제1렌즈부(100)를 포함하는 상기 액추에이터(105)의 크기가 상기 제2경통(102)보다 크더라도, 상기 제1렌즈부(100)와 제2렌즈부(200)의 외경의 차이만큼의 공간에 상기 액추에이터(105)의 일부가 설치되므로, 카메라 모듈의 크기를 소형화시킬 수 있다.
또한, 포커싱을 하기 위한 상기 액추에이터(105)가 상기 제1렌즈부(100)에만 장착되어, 렌즈 어셈블리 전체를 구동하는 것과 비교하여 소비전력을 줄일 수 있다.
즉, 렌즈 어셈블리 전체의 무게보다 상기 제1렌즈(10) 및 제2렌즈(20)의 무게가 작기 때문에, 상기 제1렌즈(10) 및 제2렌즈(20)를 구동시키는 상기 액추에이터(105)에 소비되는 전력도 감소될 수 있다.
또한, 상기 제1렌즈(10)와 제2렌즈(20) 중 어느 하나의 렌즈만을 이동시켜 포커싱을 하는 경우엔, 이동시키고자하는 렌즈에만 상기 액추에이터(105)가 형성되기 때문에 소비전력을 더욱 감소시킬 수 있다.
이어서, 상기 하우징(80)의 하부에 배치된 홀더(90)는 상기 제2렌즈부(200)의 하부에 위치하며 필터(50)를 포함한다.
상기 필터(50)는 적외선 차단 필터로 이루어질 수 있다.
상기 필터(50)는 외부 빛으로부터 방출되는 복사열이 상기 수광 소자(60)에 전달되지 않도록 차단시키는 기능을 한다.
즉, 상기 필터(50)는 가시광선은 투과시키고, 적외선은 반사시켜 외부로 유출되도록하는 구조를 가진다.
제3실시예에서 상기 필터(50)를 상기 홀더(90)에 배치하였지만, 이에 한정되지 않고, 상기 렌즈들 사이에도 선택적으로 위치하거나, 상기 제1렌즈부(100) 또는 제2렌즈부(200)의 렌즈에 적외선 차단 물질이 코팅(coating)될 수 있다.
그리고, 상(像)이 맺히는 상기 수광 소자(60)는 피사체 영상에 대응하는 광신호를 전기적인 신호로 변환하는 이미지 센서로 이루어질 수 있으며, 상기 이미지 센서는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 센서로 이루어질 수 있다.
이상에서 설명한 제3실시예는 제1렌즈부와 제2렌즈부의 외경의 차이만큼의 공간에 액추에이터를 설치함으로써, 상기 액추에이터를 설치할 별도의 공간이 필요치 않기 때문에 카메라 모듈을 소형화시킬 수 있다.
또한, 포커싱을 하기 위한 상기 액추에이터가 상기 제1렌즈부에만 장착되어, 렌즈 어셈블리 전체를 구동하는 것과 비교하여 소비전력을 줄일 수 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 적어도 하나 이상의 렌즈를 포함하는 제1렌즈부;
    상기 제1렌즈부를 감싸도록 결합된 액추에이터;
    상기 제1렌즈부를 포함하는 상기 액추에이터의 하부에 결합된 제2렌즈부;
    상기 액추에이터 및 상기 제2렌즈부의 외주면에 결합된 하우징; 및
    상기 하우징의 하부에 결합되며, 수광소자가 배치된 인쇄회로기판과 결합된 홀더를 포함하는 카메라 모듈.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제2렌즈부는 적어도 하나 이상의 렌즈를 포함하는 것을 포함하는 카메라 모듈.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1렌즈부에 형성된 렌즈의 외경은 상기 제2렌즈부에 형성된 렌즈의 외경보다 작게 형성된 것을 포함하는 카메라 모듈.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1렌즈부는 복수개의 렌즈를 포함하며,
    상기 제1렌즈부와 결합된 액추에이터는 상기 복수개의 렌즈 중 어느 하나의 렌즈만을 구동시키는 것을 포함하는 카메라 모듈.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제1렌즈부는 제1경통에 장착되고,
    상기 제2렌즈부는 제2경통에 장착되며,
    상기 액추에이터는 상기 제1경통과 제2경통의 외경의 차이만큼의 공간에 배치되는 것을 포함하는 카메라 모듈.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 액추에이터의 외경과 상기 제2렌즈부를 포함하는 제2경통의 외경은 동일한 것을 포함하는 카메라 모듈.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제2렌즈부와 수광소자 사이에 배치되며, 상기 홀더에 결합된 적외선 차단 필터를 포함하는 카메라 모듈.
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