KR20110011243A - 카메라 모듈 제어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 카메라 모듈 제어 장치에 관한 것으로, 본 발명의 카메라 모듈 제어 장치는 피사체의 광 이미지를 입사할 수 있도록 하는 다수의 렌즈를 포함하는 렌즈부, 상기 광 이미지를 전기적인 신호로 변환하는 이미지 센서, 제1 접속부재에 의해 상기 이미지 센서와 전기적으로 연결되는 제1 인쇄회로기판, 상기 제1 인쇄회로기판의 하부에 배치되며 상기 제1 인쇄회로기판을 탄성 지지하는 제2 접속 부재에 의해 상기 제1 인쇄회로기판과 전기적으로 연결되는 제2 인쇄회로기판, 상기 제2 인쇄회로기판과 상기 이미지 센서 사이에 배치되어 상기 이미지 센서를 광축 방향으로 상하 이동시키는 복수의 모터부, 상기 제2 인쇄회로기판과 전기적으로 연결되어 상기 이미지 센서의 전기 신호가 입력되고, 상기 전기 신호를 분석하여 상기 렌즈부와 상기 이미지 센서의 초점 위치를 결정하고, 상기 초점 위치로 상기 이미지 센서를 이동시키는 제어 신호를 상기 복수의 모터부로 출력하는 제어부를 포함한다.

카메라 모듈, 이미지 센서, 렌즈, 모터, 위치 감지

Description

카메라 모듈 제어 장치{Apparatus for controlling camera module}

본 발명은 카메라 모듈 제어 장치에 관한 것이다.

휴대용 전자 기기는 통신, 정보 처리 등 다양한 기능을 사용자에게 제공하고 카메라 모듈도 내장하여 사진 촬영 기능을 제공한다. 휴대용 전자 기기의 카메라 모듈은 단순히 화소수를 증가시켜 해상도를 높이는 데서 나아가 자동 초점, 줌 등의 부가 기능을 내장하고 있다.

휴대용 전자 기기를 위한 카메라 개발에서 저전력 구동, 소형화 기술의 어려움으로 인해 자동 초점, 줌과 같은 부가 기능 개발에 어려움이 있었다.

종래에는 자동 초점을 위해 보이스 코일 모터(Voice Coil Motor) 방식으로 렌즈부를 이동시켜 렌즈와 이미지 센서 사이의 초점 거리를 조정하였다.

이때, 보이스 코일 모터(VCM)의 크기 때문에 카메라 모듈의 크기가 정해져 있어 크기를 축소하는데 어려움이 있었으며, 보이스 코일 모터와 렌즈부가 나사 결합하여 결합 과정에서 초점 무너짐 현상이나 이물질이 발생하는 문제점이 있다.

본 발명은 이미지 센서와 렌즈 사이의 초점을 안정적으로 제어할 수 있는 카메라 모듈 제어 장치를 제공한다.

본 발명의 한 특징에 따르면, 피사체의 광 이미지를 입사할 수 있도록 하는 다수의 렌즈를 포함하는 렌즈부, 상기 광 이미지를 전기적인 신호로 변환하는 이미지 센서, 제1 접속부재에 의해 상기 이미지 센서와 전기적으로 연결되는 제1 인쇄회로기판, 상기 제1 인쇄회로기판의 하부에 배치되며 상기 제1 인쇄회로기판을 탄성 지지하는 제2 접속 부재에 의해 상기 제1 인쇄회로기판과 전기적으로 연결되는 제2 인쇄회로기판, 상기 제2 인쇄회로기판과 상기 이미지 센서 사이에 배치되어 상기 이미지 센서를 광축 방향으로 상하 이동시키는 복수의 모터부, 상기 제2 인쇄회로기판과 전기적으로 연결되어 상기 이미지 센서의 전기 신호가 입력되고, 상기 전기 신호를 분석하여 상기 렌즈부와 상기 이미지 센서의 초점 위치를 결정하고, 상기 초점 위치로 상기 이미지 센서를 이동시키는 제어 신호를 상기 복수의 모터부로 출력하는 제어부를 포함하는 카메라 모듈 제어 장치가 제공된다.

본 발명의 실시 예에서는 이미지 센서를 이동하여 렌즈부와 이미지 센서 사 이의 초점을 구현함으로써, 렌즈부를 이동시키는 카메라 모듈에 비해 모듈의 크기가 줄어 카메라 모듈이 초박형, 초소형화 될 수 있다.

또한, 기존에 렌즈부를 이동시켜 렌즈부와 이미지 센서 사이의 초점을 구현함에 의해 발생하는 초점 무너짐 현상, 이물질 발생 현상을 방지할 수 있다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있 을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈 제어 장치에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기도 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈 제어 장치의 개략적인 구성도이고, 도 2는 도 1의 A 영역을 확대한 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서와 제1 인쇄회로기판의 평면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 카메라 모듈 제어 장치는 카메라 모듈(100) 및 제어부(200)를 포함한다.

카메라 모듈(100)은 렌즈부(10), 홀더(20), IR 필터(30), 이미지 센서(40), 제1 인쇄회로기판(50), 제1 접속 부재(55), 복수의 위치감지센서(60), 복수의 모터부(70), 제2 인쇄회로기판(80) 및 제2 접속 부재(90)를 포함하고, 제어부(200)는 위치 감지부(210), 초점 위치 결정부(220) 및 모터 구동부(230)를 포함한다.

렌즈부(10)는 카메라 모듈(100)의 상부에 배치되며 피사체의 광 이미지를 입사할 수 있는 복수의 렌즈로 구성된다.

홀더(20)는 렌즈부(10)의 외측 둘레면에 내주면을 마주하고 있으며, IR 필터(30) 및 이미지 센서(40)를 보호하는 케이스이기도 하다.

IR 필터(30)는 렌즈부(10)의 하부에 배열되는 적외선 필터로서, 렌즈부(10)에서 입사되는 광 이미지에 포함되어 있는 적외선을 차단한다.

이미지 센서(40)는 IR 필터(30)에서 적외선 차단된 광 이미지를 전기적인 신호로 변환한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 제1 인쇄회로기판(50)은 이미지 센서(40)의 수광 영역(41)을 제외한 상부 일부면의 테두리에 배치되며, 도 2에 도시된 바와 같이 제1 인쇄회로기판(50)은 이미지 센서(40)의 하부 일부면의 테두리에도 배치된다.

이미지 센서(40)의 상부와 제1 인쇄회로기판(50)은 제1 접속 부재(55)에 의해 전기적으로 연결되고, 제1 접속 부재(51)는 도전성 범프(bump)이다.

복수의 위치감지센서(60)는 제2 인쇄회로기판(80)의 상면에서 이미지 센서(40)의 테두리 외측에 배치되며 이미지 센서(40)의 위치값을 센싱하여 제어부(200)의 위치 감지부(210)로 출력한다. 이때, 복수의 위치감지센서(60)는 제2 인쇄회로기판(80)에 형성되는 쓰루 홀(through)(81)을 통해 제어부(200)로 위치값을 출력할 수 있다.

복수의 모터부(70) 각각은 제2 인쇄회로기판(80)의 상면에 배치되어 제어부(200)의 제어 신호에 따라 회전하는 모터(71)와, 모터(71)의 회전축에서 연장되며 제1 인쇄회로기판(50)의 나사공(51)에 결합되는 스크류(72)를 포함한다. 모터는 입력되는 펄스 신호에 따라 일정한 각도씩 회전하는 스텝핑 모터(stepping motor)일 수 있다.

이때, 제1 인쇄회로기판(50)에는 복수의 모터부(70)의 스크류(72)가 결합되는 복수의 나사공(51)이 형성되어 있다.

본 발명에서는 복수의 모터부(70)가 스텝핑 모터인 경우에 대해서 설명하였으나, 피에조 모터(piezo motor)와 같이 카메라 모듈(100)에 내장 가능한 다른 모터에도 적용될 수 있다.

스크류(72)의 회전에 의해 나사공(51)이 형성된 제1 인쇄회로기판(50)이 광축 방향으로 상하 이동하면 제1 인쇄회로기판(50)에 연결된 이미지 센서(40)가 광축 방향으로 상하 이동하게 된다.

제2 인쇄회로기판(80)은 제1 인쇄회로기판(50)의 하부에 배치되며 제1 인쇄회로기판(50)을 탄성 지지하는 제2 접속 부재(90)에 의해 제1 인쇄회로기판(50)과 전기적으로 연결되어 있다.

제2 접속 부재(90)는 포고 핀(pogo pin)으로, 제1 인쇄회로기판(50)이 광축 방향의 상측으로 이동할 때 신장되어 제1 인쇄회로기판(50)을 탄성 지지하고, 제1 인쇄회로기판(50)의 광축 방향의 하측으로 이동할 때 수축되어 제1 인쇄회로기 판(50)을 탄성 지지한다.

제2 인쇄회로기판(80)에는 복수의 쓰루 홀(81)이 형성되어 있어서, 제2 인쇄회로기판(80)의 상면에 부착되는 위치감지센서(60), 복수의 모터부(70), 제2 접속 부재(90)와 제어부(200) 사이를 전기적으로 연결할 수 있다.

도 4는 도 2의 B 영역을 확대한 도면으로, 아래에서는 도 4를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈 제어 방법을 구체적으로 설명한다.

제어부(200)의 센서 감지부(210)는 위치감지센서(60)로부터 입력되는 이미지 센서(40)의 위치값을 초점 위치 결정부(220)로 출력한다.

초점 위치 결정부(220)는 제2 접속 부재(90)를 통해 이미지 센서(40)와 전기적으로 연결되어, 이미지 센서(40)로부터 입력되는 전기 신호를 분석하여 렌즈부(10)와 이미지 센서(40) 사이의 초점 위치를 결정한다. 도 1에서는 초점 위치 결정부(220)가 일부 제2 접속 부재(90)로부터 이미지 센서(40)의 전기 신호를 입력 받는 것으로 도시하였으나, 초점 위치 결정부(220)는 모든 제2 접속 부재(90)로부터 이미지 센서(40)의 전기 신호를 입력 받을 수 있다.

그리고, 초점 위치 결정부(200)는 위치 감지부(210)에서 입력된 위치값과 결정된 초점 위치를 연산하여 이미지 센서(40)가 현재 위치값에서 초점 위치로 이동하는 이동 거리를 결정하여 모터 구동부(230)로 출력한다.

모터 구동부(230)는 초점 위치 결정부(220)에서 결정된 이동 거리에 대응하여 이미지 센서(40)가 이동하도록 복수의 모터부(70)로 이미지 센서(40)를 이동시키는 제어 신호를 출력한다.

그러면, 복수의 모터부(70)는 모터 구동부(230)의 제어 신호에 대응하여 제1 인쇄회로기판(50)의 나사공과 결합 회전하여, 이미지 센서(40)를 초점 위치로 이동시킨다.

이와 같이, 본 발명의 실시 예에서는 이미지 센서(40)를 이동하여 렌즈부(10)와 이미지 센서(40) 사이의 초점을 구현함으로써, 렌즈부를 이동시키는 카메라 모듈에 비해 모듈의 크기가 줄어 카메라 모듈이 초박형, 초소형화 될 수 있다.

또한, 기존에 렌즈부(10)를 이동시켜 렌즈부(10)와 이미지 센서(40) 사이의 초점을 구현함에 의해 발생하는 초점 무너짐 현상, 이물질 발생 현상을 방지할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈 제어 장치의 개략적인 구성도이다.

도 2는 도 1의 A 영역을 확대한 도면이다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서와 제1 인쇄회로기판의 평면도이다.

도 4는 도 2의 B 영역을 확대한 도면이다.

Claims (9)

1. 피사체의 광 이미지를 입사할 수 있도록 하는 다수의 렌즈를 포함하는 렌즈부,

   상기 광 이미지를 전기적인 신호로 변환하는 이미지 센서,

   제1 접속부재에 의해 상기 이미지 센서와 전기적으로 연결되는 제1 인쇄회로기판,

   상기 제1 인쇄회로기판의 하부에 배치되며 상기 제1 인쇄회로기판을 탄성 지지하는 제2 접속 부재에 의해 상기 제1 인쇄회로기판과 전기적으로 연결되는 제2 인쇄회로기판,

   상기 제2 인쇄회로기판과 상기 이미지 센서 사이에 배치되어 상기 이미지 센서를 광축 방향으로 상하 이동시키는 복수의 모터부, 및

   상기 제2 인쇄회로기판과 전기적으로 연결되어 상기 이미지 센서의 전기 신호가 입력되고, 상기 전기 신호를 분석하여 상기 렌즈부와 상기 이미지 센서의 초점 위치를 결정하고, 상기 초점 위치로 상기 이미지 센서를 이동시키는 제어 신호를 상기 복수의 모터부로 출력하는 제어부를 포함하는 카메라 모듈 제어 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제2 인쇄회로기판의 상면에서 상기 이미지 센서의 테두리 외측에 배치되어 상기 이미지 센서의 위치값을 센싱하는 위치감지센서를 더 포함하며,

   상기 제어부는,

   상기 위치감지센서로부터 상기 이미지 센서의 위치값이 입력되는 센서 감지부,

   상기 이미지 센서로부터 입력되는 전기 신호를 분석하여 상기 렌즈부와 상기 이미지 센서 사이의 상기 초점 위치를 결정하고, 상기 이미지 센서가 상기 위치값에서 상기 초점 위치로 이동하는 이동 거리를 결정하는 초점 위치 결정부, 및

   상기 초점 위치 결정부의 상기 이동 거리에 대응하여 상기 이미지 센서가 이동하도록 상기 복수의 모터부로 상기 이미지 센서를 구동하는 상기 제어 신호를 출력하는 모터 구동부를 포함하는 카메라 모듈 제어 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제1 인쇄회로기판은 상기 이미지 센서의 상부 일부면 및 하부 일부면에 배치되는 카메라 모듈 제어 장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 제1 인쇄회로기판은 상기 복수의 모터부의 일부와 결합되는 복수의 나사공을 포함하는 카메라 모듈 제어 장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 복수의 모터부는,

   상기 제2 인쇄회로기판의 상면에 설치되어 상기 제어부의 제어 신호에 따라 회전하는 모터, 및

   상기 모터의 회전축에서 연장되며 상기 제1 인쇄회로기판의 상기 나사공에 결합되는 스크류를 포함하는 카메라 모듈 제어 장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 모터는 스텝 모터(stepping motor)인 카메라 모듈 제어 장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 제1 접속 부재는 상기 이미지 센서와 상기 제1 인쇄회로기판을 전기적으로 연결하는 도전성 범프(bump)인 카메라 모듈 제어 장치.
8. 제1항에 있어서,

   상기 제2 접속 부재는 상기 제1 인쇄회로기판과 상기 제2 인쇄회로기판을 전기적으로 연결하는 포고 핀(pogo pin)인 카메라 모듈 제어 장치.
9. 제1항에 있어서,

   상기 제2 인쇄회로기판에는 상기 제어부를 전기적으로 연결하는 복수의 쓰루 홀(through hole)이 형성되는 카메라 모듈 제어 장치.

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