KR20120004093A - 카메라 모듈 및 카메라 모듈의 내부온도 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 렌즈를 구동하는 액추에이터와, 입사된 광신호를 전기신호로 변환하는 이미지 센서가 실장된 인쇄회로기판을 포함하는 카메라 모듈에 있어서, 카메라 모듈 내의 온도를 측정하여 출력하는 온도센서, 및 상기 온도센서에 의하여 측정된 카메라 모듈의 내부온도를 미리 정해진 설정온도로 유지하도록 조절하는 제어부를 포함하여,
카메라 내부온도가 구동과 동시에 설정온도로 조절되어 안정적인 동작이 가능하며, 사용자의 외부환경(계절, 지역 등)에 관계없이 카메라 내부온도를 일정하게 유지할 수 있는 카메라 모듈 및 카메라 모듈 내부온도 제어방법에 관한 것이다.

Description

카메라 모듈 및 카메라 모듈의 내부온도 제어방법{CAMERA MODULE AND METHOD FOR CONTROLLING INTERIOR TEMPERATURE OF CAMERA MODULE}

본 발명은 카메라 모듈에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 카메라 모듈의 구동시 내부온도를 설정온도로 조절하여 안정적인 작동이 가능해지는 카메라 모듈 및 카메라 모듈의 내부온도 제어방법에 관한 것이다.

최근 통신 기술 및 디지털 정보 처리 기술의 발전과 더불어 정보 처리 및 연산, 통신, 화상 정보 입출력 등 다양한 기능이 집적된 이동통신 단말기 기술이 새롭게 대두되고 있다.

이와 더불어, 이동통신 단말기에 카메라 모듈을 설치하여 사물의 동화상, 정지화상을 찍어 보관하고, 상대방에게 전송하는 카메라 기능이 병합된 이동통신 단말기가 상용화되고 있다.

이러한 카메라 모듈이 설치된 이동통신 단말기는 단순히 사물을 찍는 기능에 머물지 않고, 찍고자 하는 사물의 초점을 조절하는 포커스기능과, 먼 곳에 있는 사물을 가깝게 보이게 하거나 가까운 사물을 멀리 보이게 하는 줌 기능과 같은 부가기능이 추가되고 있는 실정이다.

그러나 카메라 모듈은 도 1을 참조할 때 카메라 모듈이 구동된 후 소정의 시간(Δt)까지는 내부 부품(이미지센서, 드라이버 IC 등)이 발열되어 카메라 모듈의 내부온도가 증가하므로 렌즈의 형상이 변화하거나 액추에이터의 구동특성이 미세하게 변화하게 되어 제조 공정상 조정된 설정값과 다른 특성을 보이는 문제가 있다.

또한, 사용자의 사용환경(지역, 계절 등)에 따라 카메라 모듈의 최초 내부온도가 상이해져 소정의 시간 동안 카메라 모듈의 정상적인 구동을 보장할 수 없는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 카메라 내부온도를 구동과 동시에 설정온도로 조절하여 안정적인 동작이 가능한 카메라 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 사용자의 사용환경에 영향을 받지 않고 안정적으로 동작 가능한 카메라 모듈의 내부온도 제어방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 특징은 렌즈를 구동하는 액추에이터와 입사된 광신호를 전기신호로 변환하는 이미지 센서가 인쇄회로기판에 실장된 카메라 모듈에 있어서, 카메라 모듈 내의 온도를 측정하여 출력하는 온도센서, 및 상기 온도센서에 의하여 측정된 카메라 모듈의 내부온도를 미리 정해진 설정온도로 유지하도록 조절하는 제어부를 포함한다.

이때 제어부는 이미지센서의 클럭(clock) 속도를 제어하는 것으로 카메라 모듈의 내부온도를 미리 정해진 설정온도로 유지할 수 있다.

또한, 제어부는 액추에이터의 코일에 인가되는 전류값, 인쇄회로기판에 형성된 저항성 로드에 인가되는 전류값, 인쇄회로기판에 실장된 저항칩에 인가되는 전류값 및 열전소자(thermoelectric element)에 인가되는 전류값을 제어하여 카메라 모듈의 내부온도를 미리 정해진 설정온도로 유지할 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 또 다른 특징은 카메라 모듈의 내부에 설치된 온도센서에 의하여 카메라 모듈 구동시 초기온도를 측정하는 제1단계와, 상기 카메라 모듈의 초기 온도정보와 미리 정해진 설정온도와 비교하여 카메라 모듈의 내부온도를 설정온도로 조절하는 제2단계와, 상기 카메라 모듈의 내부온도 조절 후 카메라 모듈의 동작에 따른 온도변화를 측정하는 제3단계 및 상기 제3단계에서 측정된 카메라 모듈의 내부온도와 설정온도를 비교하여 카메라 모듈의 내부온도를 설정온도로 재조절하는 제4단계를 포함한다.

본 발명에 따르면 카메라 내부온도가 구동과 거의 동시에 설정온도로 조절되어 안정적인 동작이 가능하며, 사용자의 사용환경(계절, 지역 등)에 관계없이 카메라 내부온도를 일정하게 유지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 카메라 모듈 내부의 온도가 시간에 따라 변화하는 상태를 보여주는 그래프.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 단면도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 내부온도 제어 흐름도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 블럭도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈 내부 온도가 시간에 따라 변화하는 상태를 보여주는 그래프.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 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.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 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.

또한, 본 출원에서 첨부된 도면은 설명의 편의를 위하여 확대 또는 축소하여 도시된 것으로 이해되어야 한다.

이제 본 발명에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 내부온도 제어 흐름도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 블럭도이다.

본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈(100)은 크게 복수 개의 렌즈(미도시)가 장착되는 렌즈 배럴(10)과, 렌즈 배럴(10)을 광축 방향으로 구동하는 액추에이터(20)와, 이미지센서(40)와 온도센서(60)가 실장된 인쇄회로기판(70) 및 카메라 모듈의 내부온도를 조절하는 제어부(200)를 포함한다.

먼저 카메라 모듈(100)의 구성에 대하여 간단히 설명하면, 상기 렌즈 배럴(10)은 복수의 렌즈를 고정 및 보호하는 수단으로, 렌즈 배럴(10)의 내측에는 피사체의 광 이미지를 입사할 수 있는 복수의 렌즈가 광축 방향을 따라 순차적으로 적층되어 있다.

상기 액추에이터(20)는 오토 포커싱(Auto Focusing)을 위해서 렌즈 배럴(10)을 광축 방향을 따라 이동시키는 가동부 역할을 수행하는 것으로, 이러한 액추에이터(20)는 보이스 코일 모터(Voice Coil Motor) 또는 멤스(MEMS) 액추에이터가 사용될 수 있으나 본 발명에서는 보이스 코일 모터(Voice Coil Motor)로 설명한다.

상기 인쇄회로기판(70)에는 광 이미지를 전기적 신호로 변환하는 이미지센서(40)가 장착되어 있으며, 이러한 이미지센서(40)는 복수의 렌즈를 통해 입사된 광 이미지를 전기적인 신호로 변환하는 기능을 수행한다.

상기 인쇄회로기판(70)은 평탄도가 좋은 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)가 사용가능하며, FPCB 중 외부로 연장된 부분에는 외부 장치와 연결되는 수단(미도시)이 구비되어 있다.

본 발명의 카메라 모듈(100)은 내부 온도를 측정하는 온도센서(60) 및 상기 온도센서(60)에 의하여 측정된 카메라 모듈의 내부온도를 미리 정해진 설정온도로 유지하도록 조절하는 제어부(200)를 포함한다.

상기 온도센서(60)는 상기 인쇄회로기판(70)상에 형성되어 카메라 모듈의 내부온도를 측정하게 된다. 이때 상기 온도센서(60)는 일반적으로 사용되는 센서가 모두 사용가능하나 바람직하게는 상기 인쇄회로기판(70)에 표면 실장(SMT)이 가능한 제품을 사용하는 것이 좋다.

도 2와 도 3을 참조하여 본 발명에 따라 카메라 모듈의 내부온도를 조절하는 단계를 설명한다. 본 발명의 단계는 크게 제1단계(S10)에서 제4단계(S40)까지 수행되며, 먼저 제1단계(S10)는 카메라 모듈(100)의 내부에 설치된 온도센서(60)에 의하여 카메라 모듈(100) 구동시 초기온도를 측정하는 단계이다.

카메라 모듈(100)이 구동되면 상기 온도센서(60)는 카메라 모듈의 내부온도를 측정하여 온도정보(이를 <초기 내부온도>로 정의한다.)를 제어부(200)로 송출한다. 이때 외부환경의 변화에 따라 카메라 모듈의 내부온도는 실제 카메라 모듈(100)의 설계온도와 큰 차이를 가질 수 있다.

이후 제2단계(S20)는 상기 카메라 모듈(100)의 초기 내부온도와 미리 정해진 설정온도와 비교하여 카메라 모듈의 내부온도를 설정온도로 조절하는 단계이다. 본 단계는 제어부(200)에서 수행되며, 상기 제어부(200)에는 카메라 모듈(100)이 안정적으로 구동될 수 있는 최적의 내부온도(이하 <설정온도>로 정의한다.) 값이 저장되어 있다. 이때 상기 설정온도는 약 55℃ ~ 65℃로 정해질 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 사용되는 카메라의 종류, 크기 등에 따라 변경될 수 있음은 자명하다.

상기 제어부(200)는 설정온도와 측정된 카메라 모듈(100)의 초기 내부온도를 비교하여 차이값을 산출하여 카메라 모듈의 내부온도를 상기 설정온도로 조절하게 되는데 이러한 조절방법을 도 4를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

카메라 모듈의 내부온도 조절방법은 전술한 바와 같이 상기 제어부(200)에서 설정온도와 측정된 카메라 모듈(100)의 초기 내부온도를 비교하여 차이값을 산출하고, 이에 대응되게 출력신호를 송출하는 것으로 이루어질 수 있다. 상기 출력신호는 발열이 가능한 소자에 출력신호를 변화시켜 발열을 유도하는 것으로, 다양한 내부소자에 의하여 카메라 모듈의 내부온도를 제어하는 것이 가능하다.

본 발명의 실시예에서는 이미지센서(40)의 클럭(clock) 속도, 액추에이터(20)의 코일에 인가되는 전류값, 인쇄회로기판(70)에 형성된 저항성 로드에 인가되는 전류값, 인쇄회로기판(70)에 실장된 저항칩에 인가되는 전류값, 열전소자(thermoelectric element)에 의하여 카메라 모듈의 내부온도를 조절하는 것을 예시하고 있다.

먼저 이미지센서(40)의 클럭(clock) 속도를 변화시켜 내부온도를 조절하는 방법(41)은 이미지센서(40)의 클럭(clock) 속도가 빨라짐에 따라 이미지센서(40)의 온도가 증가하여 전체적으로 카메라 모듈(100)의 내부 온도를 증가시키는 방법이다.

예를 들면, 카메라 모듈(100)이 구동되면 상기 이미지센서(40)를 구동하는 구동회로의 클럭(clock) 신호를 약 100MHz이 되도록 제어하여 발열을 시키는 것이다. 이때 클럭(clock) 신호가 오버 클럭(Over Clock)이 되지 않는 범위 내에서 제어하는 것이 바람직하다.

이후, 이미지센서(40)의 발열에 의하여 카메라 모듈의 내부온도가 설정온도로 유지된 경우에는 클럭(clock) 신호를 약 60MHz로 낮추어 출력하여 내부온도를 유지하게 된다.

상기 액추에이터(20)의 코일에 인가되는 전류값을 제어(21)하는 방법, 인쇄회로기판(70)에 형성된 저항성 로드에 인가되는 전류값을 제어(71)하는 방법, 및 인쇄회로기판(70)에 실장된 저항칩에 인가되는 전류값을 제어(미도시)하는 방법에 대하여 설명하면, 전류값의 증가에 따라 코일, 저항성 로드 및 저항칩에 의하여 발열되는 원리를 이용하여 카메라 모듈의 내부온도를 조절하는 것이다.

상기 저항성 로드(미도시)는 상기 인쇄회로기판(70)상에 물결형상으로 길게 연장되어 형성될 수 있으며, 상기 저항칩(미도시) 역시 상기 인쇄회로기판(70)상에 형성되어 발열을 유도한다. 이때 상기 저항성 로드나 저항칩은 일반적인 저항 성분과 동일하므로 더 이상의 자세한 설명은 생략한다.

이때 추가적으로 전류측정부(미도시)를 통해 피드백되는 전류의 크기를 체크하여 제어부(200)로 출력함으로써 발열을 위한 적정한 전류가 인가되고 있는지를 확인할 수도 있다.

이외에도 열전소자(thermoelectric element) 등을 인쇄회로기판(70) 또는 발열이 용이한 위치에 형성하여 인가되는 전류를 조절함으로써 내부온도를 설정온도로 조절할 수 있다. 이때 열전소자로는 펠티어 모듈(Peltier Module) 등이 사용될 수도 있다.

상기와 같은 구성에 의하여 카메라 모듈의 초기 내부온도를 설정온도로 조절하여 안정적인 카메라 모듈(100)의 구동을 도모할 수 있으나, 예를 들면 겨울과 같이 외부 온도와의 차이가 크거나 카메라 모듈(100)의 구동 중 동작온도가 변화하는 문제가 있으므로 본 발명의 실시예서는 다음 단계를 더 구성하고 있다.

다시 도 3을 참조할 때 제3단계(S30)는 상기 카메라 모듈의 내부온도 조절 후 카메라 모듈(100)의 동작시 온도변화를 측정하는 단계이다. 상기 제3단계(S30)는 제2단계(S20)를 통하여 카메라 모듈의 내부온도를 조절한 이후에 다시 온도를 측정하는 단계로서, 온도측정 시간은 랜덤하게 또는 정해진 시간마다 측정될 수도 있다.

이후, 제4단계(S40)는 상기 제3단계(S30)에서 측정된 카메라 모듈의 내부온도와 설정온도를 비교하여 카메라 모듈의 내부온도를 설정온도로 재조절하는 단계로서, 처음 제2단계(S20)에서 설정온도로 조절이 되지 않은 경우 다시 온도를 재조절할 수도 있고, 상기 제2단계(S20)에서 설정온도로 조절되었으나 카메라 모듈(100)이 동작시 동작온도 변화에 따라 설정온도와 차이가 발생한 경우 이를 재조절할 수도 있다.

상기 제4단계(S40)를 진행한 후 카메라 모듈의 구동완료 판단단계(S50)를 거쳐 카메라 모듈(100)의 동작이 완료되지 않은 경우에는 다시 제3단계(S30)를 수행하도록 제어되고 카메라 모듈(100)의 동작완료신호를 수신한 경우에는 종료하게 된다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈 내부의 온도가 시간에 따라 변화하는 상태를 보여주는 그래프이다.

도 5를 참조할 때 종래 카메라 모듈의 경우에는 구동 후 약 2초 이후에 카메라 모듈의 내부온도가 안정상태로 유지되고 있으나 본 발명의 실시예에 따른 경우 약 0.12초(Δt-Δt₂)에 바로 카메라 모듈의 내부온도가 안정상태로 유지되는 것을 알 수 있다.

따라서 종래 카메라 모듈의 내부온도가 안정화되는 시간(Δt)보다 훨씬 짧은 시간(Δt₁)에 안정한 상태로 유지되어 카메라 모듈(100)의 구동과 동시에 안정적인 동작이 가능함을 알 수 있다.

10: 렌즈 배럴 20: 액추에이터
40: 이미지센서 60: 온도센서
70: 인쇄회로기판 100: 카메라 모듈
200: 제어부

Claims (10)

1. 렌즈를 구동하는 액추에이터와, 입사된 광신호를 전기신호로 변환하는 이미지 센서가 실장된 인쇄회로기판을 포함하는 카메라 모듈에 있어서,
   카메라 모듈 내의 온도를 측정하여 출력하는 온도센서; 및
   상기 온도센서에 의하여 측정된 카메라 모듈의 내부온도를 미리 정해진 설정온도로 조절 및 유지하는 제어부;를 포함하는 카메라 모듈.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 이미지 센서의 클럭(clock) 속도를 조절하여 카메라 모듈의 내부온도를 설정온도로 조절하는 카메라 모듈.
3. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 액추에이터의 코일에 인가되는 전류값을 조절하여 카메라 모듈의 내부온도를 설정온도로 조절하는 카메라 모듈.
4. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 인쇄회로기판에 형성된 저항성 로드에 인가되는 전류값을 조절하여 카메라 모듈의 내부온도를 설정온도로 조절하는 카메라 모듈.
5. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 인쇄회로기판에 실장된 저항칩에 인가되는 전류값을 조절하여 카메라 모듈의 내부온도를 설정온도로 조절하는 카메라 모듈.
6. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 카메라 모듈 내부에 형성된 열전소자(thermoelectric element)의 전류값을 조절하여 카메라 모듈의 내부온도를 설정온도로 조절하는 카메라 모듈.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어부는 주기적으로 상기 온도센서로부터 카메라 모듈의 내부온도 정보를 수신하여 카메라 모듈의 내부온도를 설정온도로 조절하는 카메라 모듈.
8. 제1항에 있어서, 상기 설정온도는 55℃ ~ 65℃인 카메라 모듈.
9. 카메라 모듈의 내부에 설치된 온도센서에 의하여 카메라 모듈 구동시 초기 내부온도를 측정하는 제1단계;
   상기 카메라 모듈의 초기 내부온도를 미리 정해진 설정온도와 비교하고 카메라 모듈의 내부온도를 설정온도로 조절하는 제2단계;
   상기 카메라 모듈의 동작에 따른 온도변화를 측정하는 제3단계; 및
   상기 제3단계에서 측정된 카메라 모듈의 내부온도와 설정온도를 비교하여 카메라 모듈의 내부온도를 설정온도로 재조절하는 제4단계;를 포함하는 카메라 모듈의 내부온도 조절방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 제3단계와 제4단계는 카메라 모듈의 구동이 종료될 때까지 반복되는 카메라 모듈의 내부온도 조절방법.

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