KR20110057505A

KR20110057505A - 카메라 모듈

Info

Publication number: KR20110057505A
Application number: KR1020090113941A
Authority: KR
Inventors: 이호영
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2009-11-24
Filing date: 2009-11-24
Publication date: 2011-06-01
Also published as: KR101061245B1

Abstract

카메라 모듈이 개시된다. 카메라 모듈은 렌즈군이 장착된 렌즈 배럴, 렌즈 배럴의 일측면에 배치된 유전체, 렌즈 배럴 및 유전체를 수납하는 하우징, 하우징과 결합하여 렌즈 배럴을 통과하는 광을 수광하고, 수광된 광에 의해 이미지를 촬상하는 이미지 센서 모듈 및 유전체와 마주하여 하우징에 배치되고, 유전체를 향해 전계를 형성하여 유전체에 의한 커패시턴스를 감지하는 액츄에이터 센서를 포함한다.

카메라, 오토포커싱, 액츄에이터

Description

카메라 모듈{CAMERA MODULE}

본 발명은 카메라 모듈에 관한 것으로, 특히 간단한 구조로 오토 포커싱 기능을 구현하는 카메라 모듈에 관한 것이다.

최근 들어 멀티미디어 관련 기술이 급격하게 발전하면서 고화질 동영상, 사진 등에 대한 일반인들의 수요가 증대되고 있으며, 이에 따라 수백만 화소급의 고기능 영상 촬영 기기가 점차 보편화되어 가고 있으며, 휴대폰과 같은 이동통신 단말기에도 고화소의 영상 촬영 기기가 사용되고 있다.

영상 촬영 기기는 광학 줌 기능, 피사체에 렌즈를 향하게 하면 내장된 전자 장치에 의하여 자동적으로 초점이 맞추어지는 오토 포커싱 (Auto Focusing) 등과 같은 각종 기능이 구비되어 사용자들이 보다 손쉽게 사용할 수 있도록 하고 있다.

오토 포커싱(Auto Focusing)은 렌즈부(Lens Assy)의 위치 정보와 이미지 센서의 화상 정보를 가지고 최적의 이미지 포커싱 지점을 찾고 렌즈부를 그 지점에 위치시키는 기능이다. 렌즈의 위치 정보를 얻기 위해 VCA(Voice Coil Actuator)는 코일 입력 전류와 렌즈부 이동거리의 선형적 관계를 이용하여 위치를 계산할 수 있고, 피에조 액츄에이터(Piezo Actuator)는 위치 센서를 이용하여 위치를 계산할 수 있다.

VCA는 코일에 인가되는 입력 전류 및 렌즈부의 이동거리 사이의 선형적 관계를 이용하여 위치를 파악할 수 있으나, 렌즈부를 지지해 주는 스프링 요소는 충격 및 낙하에 취약한 구조를 가지며, 스프링 요소에 의한 프리로드(Preload)는 렌즈부를 구동시키기 위한 입력전류(Input Current) 및 포커싱을 유지하기 위한 유지전류(Lens Assy Holding Current)를 증가시켜 전력 소비를 증가시킨다. 또한, 피에조 액츄에이터는 렌즈부 위치를 파악하기 위한 위치 센서의 사용으로 제조 가격을 상승시킨다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 커패시턴스의 변화를 감지하는 센서를 이용하여 오토 포커싱 기능을 구현할 수 있는 카메라 모듈을 제공하는 것이다.

상술된 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 카메라 모듈은 렌즈군이 장착된 렌즈 배럴, 상기 렌즈 배럴의 일측면에 배치된 유전체, 상기 렌즈 배럴 및 상기 유전체를 수납하는 하우징, 상기 하우징과 결합하여 상기 렌즈 배럴을 통과하는 광을 수광하고, 수광된 광에 의해 이미지를 촬상하는 이미지 센서 모듈 및 상기 유전체와 마주하여 상기 하우징에 배치되고, 상기 유전체를 향해 전계를 형성하여 상 기 유전체에 의한 커패시턴스를 감지하는 제1 센서를 포함한다.

상술된 카메라 모듈은 액츄에이터 센서를 하우징의 일측면에 설치하여 비접촉 방법으로 렌즈 배럴의 이동을 측정할 수 있다. 또한, 액츄에이터 센서는 간단한 위치 측정 구조로 이루어져 렌즈 배럴의 이동 감지 기능을 구현할 수 있고, 제조 비용을 절감할 수 있다.

본 발명은 다양한 변환을 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 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것 으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 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.

이하, 본 발명에 따른 카메라 모듈의 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈을 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈은 렌즈군이 장착된 렌즈 배럴(100), 렌즈 배럴(100)을 통과하는 광에 의해서 이미지가 촬상되는 이미지 센서 모듈(200) 및 이미지 센서 모듈(200)의 오토 포커싱을 위해 렌즈 배럴(100)을 상하로 이동시키기 위한 액츄에이터 모듈(300)을 포함한다.

렌즈 배럴(100)은 액츄에이터 모듈(300)과 결합하며 렌즈 홀더(lens holder) 기능을 한다. 이러한 렌즈 배럴(100)은 폴리카보네이트(polycarbonate) 등과 같은 수지로 이루어진다. 렌즈 배럴(100)은 상면에 IR 코팅된 유리(IR coating glass)가 접착되어 이를 통과하는 광에 포함된 적외선을 차단한다.

이미지 센서 모듈(200)은 액츄에이터 모듈(300)의 하부에 결합된다. 이미지 센서 모듈(200)은 렌즈 배럴(100)을 통과한 광을 수광하고 수광된 광을 처리하기 위해 회로 기판에 부착되는 이미지 센서를 포함한다. 이미지 센서는 플립칩(Flip-Chip) 방식의 COF(Chip On Flim) 패키징 방식, 와이어 본딩 방식의 COB(Chip On Board) 패키징 방식, 및 CSP(Chip Scale Package) 방식 등으로 회로 기판에 패키징될 수 있다.

이미지 센서는 렌즈 배럴(100)의 집광 렌즈를 통과하는 광을 수광하여 광전 변환을 수행하는 수광부 및 수광부에 의해 발생한 신호를 화상 데이터로서 송신하는 신호 처리부를 포함한다.

액츄에이터 모듈(300)은 이미지 센서 모듈(200)의 오토 포커싱을 위해 렌즈 배럴(100)을 상하로 이동시키기 위한 구동부(미도시)와 상하로 이동하는 렌즈 배럴(100)을 외부로부터 보호하기 위해 하우징(310)을 포함한다. 하우징(310)은 하부가 개구된 직육면체 형상으로 형성되고, 상부에 렌즈 배럴(100)을 수납하기 위해 통공이 형성된다. 이하에서는 도 2 내지 도 5를 참조하여 액츄에이터 모듈(300)을 더 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 렌즈 배럴 및 액츄에이터 모듈을 나타내는 도면이다.

도 2를 참조하면, 렌즈 배럴(100)은 액츄에이터 모듈(300)에 삽입되어 오토 포커싱을 위해 상하로 이동한다. 렌즈 배럴(100)은 액츄에이터 모듈(300)의 하우징(310) 측벽에 인접한 일측면에 배치된 유전체(400)를 포함한다.

유전체(400)는 소정의 면적으로 렌즈 배럴(100)의 일측면에 코팅되거나 부착된다. 유전체(400)는 높은 유전성을 갖는 유기물, 무기물 또는 유기-무기 혼성 복합 물질로 이루어질 수 있다.

액츄에이터 모듈(300)은 이미지 센서 모듈(200)과 결합하여 렌즈 배럴(100)을 수납하는 하우징(310)을 포함한다. 하우징(310)은 유전체(400)와 마주하는 일측벽에 형성된 액츄에이터 센서(340)를 포함한다. 액츄에이터 센서(340)는 유전체(400)와 마주하는 제1 전극(341) 및 제2 전극(343)을 포함한다. 여기서, 제1 전극(341)과 제2 전극(343)은 하우징(310)의 측벽면에 전극 패턴을 코팅하거나 부착하여 형성된다.

액츄에이터 센서(340)는 제1 전극(341)과 제2 전극(343) 사이에 전계를 형성하여 유전체(400)를 통해 전기 용량성 센서의 기능을 수행한다. 이때, 액츄에이터 센서(340)는 유전체(400)와 제1 전극(341) 및 제2 전극(343)의 중첩에 의한 커패시턴스의 변화를 감지할 수 있다. 이에 따라, 액츄에이터 센서(340)는 유전체(400)의 이동에 의한 커패시턴스 변화를 감지하여 렌즈 배럴(100)의 상하 이동을 측정할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 액츄에이터 모듈을 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, 액츄에이터 모듈(300)은 하우징(310)의 측벽에 배치되는 액츄에이터 센서(340), 더미 센서(350) 및 액츄에이터 센서(340)와 더미 센서(350)에 연결되는 커패시턴스 비교부(500)를 포함한다.

액츄에이터 센서(340)는 유전체(400)에 마주하여 배치되는 제1 전극(341) 및 제2 전극(343)을 포함한다. 액츄에이터 센서(340)에서 제1 전극(341)은 외부로부터 전원(V+)을 공급받고, 제2 전극(343)은 접지된다. 여기서, 도 4를 더 참조하여 액츄에이터 센서(340)를 설명한다.

도 4는 도 3에 도시된 액츄에이터 센서를 설명하기 위한 도면이다.

액츄에이터 센서(340)의 제1 전극(341)과 제2 전극(343)은 제1 거리(d0)만큼 이격되어 전계를 형성한다. 이때, 유전체(400)는 제1 전극(341)과 제2 전극(343) 사이에 제2 거리(d1)만큼 중첩된다. 액츄에이터 센서(340)는 제2 거리(d1)만큼 중첩된 유전체(400)에 의해 변화되는 커패시턴스를 감지한다. 또한, 액츄에이터 센서(340)는 유전체(400)의 중첩 영역의 변화에 따라 커패시턴스의 변화를 감지한다. 이에 따라, 액츄에이터 센서(340)는 유전체(400)의 이동을 감지할 수 있다.

다시 도 3을 참조하면, 더미 센서(350)는 액츄에이터 센서(340)로부터 소정 거리로 이격되어 형성된다. 더미 센서(350)는 외부로부터 전원(V+)을 공급받는 제3 전극(351)과 접지되는 제4 전극(353)을 포함한다. 더미 센서(350)는 제3 전극(351)과 제4 전극(353) 사이에 전계를 형성하여 전기 용량성 센서의 기능을 수행한다. 이때, 더미 센서(350)는 실질적으로 일정한 커패시턴스를 감지할 수 있다.

커패시턴스 비교부(500)는 액츄에이터 센서(340) 및 더미 센서(350)에 연결되어 액츄에이터 센서(340) 및 더미 센서(350)의 커패시턴스 변화를 비교한다. 여기서 도 5를 더 참조하여 커패시턴스 비교부(500)를 설명한다.

도 5는 도 3에 도시된 액츄에이터 모듈의 커패시턴스 비교부를 설명하기 위 한 도면이다.

액츄에이터 센서(340)와 더미 센서(350)는 일정 시간 동안 외부 전원(Vt)을 공급받아 커패시턴스를 감지하고, 감지된 커패시턴스를 커패시턴스 비교부(500)로 제공한다.

커패시턴스 비교부(500)는 액츄에이터 센서(340) 및 더미 센서(350)의 커패시턴스를 수신하여 비교하고, 비교 결과에 따라 유전체(400)에 의한 액츄에이터 센서(340)의 커패시턴스 변화에 대응하여 출력 단자의 전압(Vout)을 변화시킨다. 이에 따라, 커패시턴스 비교부(500)는 더미 센서(350)의 커패시턴스를 통해 외부 온도 변화 또는 신호 잡음과 같은 외란을 상쇄시켜 액츄에이터 센서(340)의 커패시턴스 변화를 정확하게 측정할 수 있다.

한편, 액츄에이터 모듈(300)은 액츄에이터 센서(340)의 제1 전극(341)과 제2 전극(343)을 유전체(400)의 이동 방향에 수직한 방향으로 나란하게 배치하여 렌즈 배럴(100)의 구동 틸트(Lens Moving Tilt)를 측정할 수도 있다. 예를 들어, 액츄에이터 센서(340)의 제1 전극(341)과 제2 전극(343)이 렌즈 배럴(100)의 상하 이동 방향에 수직한 수평 방향으로 나란하게 배치되어 유전체(400)의 좌우 이동을 감지할 수 있다.

상술된 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈은 액츄에이터 센서를 하우징의 일측면에 설치하여 비접촉 방법으로 렌즈 배럴의 이동을 측정할 수 있다. 또한, 액츄에이터 센서는 간단한 위치 측정 구조로 이루어져 렌즈 배럴의 이동 감지 기능을 구현할 수 있고, 제조 비용을 절감할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 5는 도 3에 도시된 액츄에이터 모듈의 커패시턴스 비교부를 설명하기 위한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 렌즈 배럴 200: 이미지 센서 모듈

300: 액츄에이터 모듈 400: 유전체

500: 커패시턴스 비교부

Claims

렌즈군이 장착된 렌즈 배럴;

상기 렌즈 배럴의 일측면에 배치된 유전체;

상기 렌즈 배럴 및 상기 유전체를 수납하는 하우징;

상기 하우징과 결합하여 상기 렌즈 배럴을 통과하는 광을 수광하고, 수광된 광에 의해 이미지를 촬상하는 이미지 센서 모듈; 및

상기 유전체와 마주하여 상기 하우징에 배치되고, 상기 유전체를 향해 전계를 형성하여 상기 유전체에 의한 커패시턴스를 감지하는 액츄에이터 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
제1 항에 있어서,

상기 액츄에이터 센서는 상기 유전체와 마주하고, 상기 렌즈 배럴의 이동 방향을 따라 나란하게 배치되는 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
제1 항에 있어서,

상기 액츄에이터 센서와 이격되어 상기 하우징에 배치되고, 전계를 형성하는 제3 전극 및 제4 전극을 구비하여 상기 제3 전극 및 상기 제4 전극 사이의 커패시턴스를 감지하는 더미 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
제3 항에 있어서,

상기 액츄에이터 센서 및 상기 더미 센서의 커패시턴스를 수신하여 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 액츄에이터 센서의 커패시턴스 변화에 대응하는 신호를 출력하는 커패시턴스 비교부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
제1 항에 있어서,

상기 액츄에이터 센서는 상기 유전체와 마주하고, 상기 렌즈 배럴의 이동 방향에 수직한 방향으로 나란하게 배치되는 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
제5 항에 있어서,

상기 액츄에이터 센서는 상기 렌즈 배럴의 구동 틸트를 감지하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.