KR20130024301A - 카메라 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 카메라 모듈에 관한 것이다.
즉, 본 발명의 카메라 모듈은 제 1 렌즈부가 내장된 하우징과; 상기 하우징에 장착되고, 상기 제 1 렌즈부와 광학적으로 정렬되어 있고, 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 제 2 렌즈부가 본딩되어 있으며, 상기 제 2 렌즈부를 이동시키는 압전 소자(Piezoelectric element)를 구비한 구동부를 포함한다.
즉, 본 발명의 카메라 모듈은 제 1 렌즈부가 내장된 하우징과; 상기 하우징에 장착되고, 상기 제 1 렌즈부와 광학적으로 정렬되어 있고, 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 제 2 렌즈부가 본딩되어 있으며, 상기 제 2 렌즈부를 이동시키는 압전 소자(Piezoelectric element)를 구비한 구동부를 포함한다.
Description
본 발명은 카메라 모듈에 관한 것이다.
카메라 모듈은 렌즈를 통한 피사체의 광 이미지를 이미지 센서에 촬상하여, 피사체 이미지를 획득한다.
이러한 카메라 모듈은 렌즈를 광축방향으로 이송시키는 렌즈이송장치를 포함하며, 렌즈이송장치는 엑츄에이터에서 발생된 동력을 이용하여 렌즈를 광축방향으로 이송시켜 초점거리를 조절함으로써 자동 초점조절(Auto Focus)기능을 구현한다.
렌즈이송장치로 한국공개특허 2010-0025707에 개시된 바와 같이, 보이스 코일 모터(Voice Coil Motor, 이하 'VCM'이라 함)이 많이 사용되고 있다.
VCM은 보빈, 코일, 영구 자석 및 요크를 포함하고 있고, 상기 보빈과 렌즈 배럴이 나사 결합되어 있으며, 상기 보빈의 둘레에 상기 영구 자석과 상호 작용하는 상기 코일이 자속과 수직인 방향으로 권취되어 있다.
이때, 상기 코일에 전압이 인가되면 코일에 흐르는 전류와 상기 영구 자석의 자기장이 상호 작용하여, 상기 보빈이 광축 방향의 상측으로 이동하고, 이와 동시에 상기 렌즈 배럴도 상측으로 이동함으로써, 오토 포커싱을 수행한다.
이러한 VCM은 다수의 부품들이 구비하고 있고, 높은 구동 전압이 필요하여, 이를 대체할 수 있는 렌즈이송장치의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 오토 포커스 구동을 압전 소자를 이용하여 구동할 수 있으므로, 소비 전력을 감소시킬 수 있는 것이다.
본 발명은,
적어도 하나의 렌즈를 포함하는 제 1 렌즈부가 내장된 하우징과;
상기 하우징에 장착되고, 상기 제 1 렌즈부와 광학적으로 정렬되어 있고, 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 제 2 렌즈부가 본딩되어 있으며, 상기 제 2 렌즈부를 이동시키는 압전 소자(Piezoelectric element)를 구비한 구동부를 포함하는 카메라 모듈이 제공된다.
그리고, 본 발명의 일실시예는 상기 구동부는 관통홀이 형성되어 있고, 상기 관통홀의 주변 영역이 하부로부터 부상(浮上)되어 있는 구동층과; 상기 부상된 관통홀의 주변 영역에 본딩되어 있는 제 2 렌즈부와; 상기 구동층에 형성되어 있고, 상기 부상된 관통홀의 주변 영역을 상향시키는 압전 소자들을 포함될 수도 있다.
또, 상기 부상된 관통홀의 주변 영역은 캔틸레버부로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 구동부에 형성된 관통홀 형상은 원형으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 캔틸레버부는 복수개일 수 있다.
게다가, 상기 캔틸레버부는 서로 대칭될 수도 있다.
더불어, 상기 제 2 렌즈부는 범프로 상기 구동부에 본딩될 수도 있다.
또, 상기 압전 소자는 하부 전극, 압전막 및 상부 전극으로 이루어진 압전 캐패시터일 수 있다.
그리고, 상기 제 2 렌즈부는 상기 캔틸레버부의 끝단에 본딩될 수도 있다.
본 발명에 따른 카메라 모듈은 오토 포커스 구동을 압전 소자를 이용하여 구동할 수 있으므로, 소비 전력을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명에 따른 카메라 모듈은 압전 소자를 이용하여 렌즈를 이동시킴으로써, 소음을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 카메라 모듈은 압전 소자를 이용하여 오토 포커킹을 수행할 수 있으므로, 선형 구동이 가능한 효과가 있다.
게다가, 본 발명에 따른 카메라 모듈은 렌즈를 이동시키는 구동부가 멤브레인(Membrane) 스타일이므로, 이물 및 신뢰성 문제가 적은 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 카메라 모듈을 설명하기 위하여 모식적으로 도시한 일부 단면도
도 2a와 도 2b는 본 발명에 따른 카메라 모듈이 오토 포커싱을 위하여 동작하는 것을 설명하기 위하여 모식적으로 도시한 일부 단면도
도 3은 본 발명에 따른 카메라 모듈의 제 1 실시예를 설명하기 위하여 모식적으로 도시한 평면도
도 4는 본 발명에 따른 카메라 모듈의 제 2 실시예를 설명하기 위하여 모식적으로 도시한 평면도
도 5는 본 발명에 따른 카메라 모듈의 제 2 실시예를 설명하기 위하여 모식적으로 도시한 일부 단면도
도 6은 도 5의 카메라 모듈이 오토 포커싱을 위하여 동작하는 것을 설명하기 위하여 모식적으로 도시한 일부 단면도
도 7은 본 발명에 따른 카메라 모듈에 적용된 구동부를 설명하기 위하여 모식적으로 도시한 일부 단면도
도 2a와 도 2b는 본 발명에 따른 카메라 모듈이 오토 포커싱을 위하여 동작하는 것을 설명하기 위하여 모식적으로 도시한 일부 단면도
도 3은 본 발명에 따른 카메라 모듈의 제 1 실시예를 설명하기 위하여 모식적으로 도시한 평면도
도 4는 본 발명에 따른 카메라 모듈의 제 2 실시예를 설명하기 위하여 모식적으로 도시한 평면도
도 5는 본 발명에 따른 카메라 모듈의 제 2 실시예를 설명하기 위하여 모식적으로 도시한 일부 단면도
도 6은 도 5의 카메라 모듈이 오토 포커싱을 위하여 동작하는 것을 설명하기 위하여 모식적으로 도시한 일부 단면도
도 7은 본 발명에 따른 카메라 모듈에 적용된 구동부를 설명하기 위하여 모식적으로 도시한 일부 단면도
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.
이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용은 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 카메라 모듈을 설명하기 위하여 모식적으로 도시한 일부 단면도이고, 도 2a와 도 2b는 본 발명에 따른 카메라 모듈이 오토 포커싱을 위하여 동작하는 것을 설명하기 위하여 모식적으로 도시한 일부 단면도이다.
본 발명에 따른 카메라 모듈은 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 제 1 렌즈부(110)가 내장된 하우징(100)과; 상기 하우징(100)에 장착되고, 상기 제 1 렌즈부(110)와 광학적으로 정렬되어 있고, 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 제 2 렌즈부(150)가 본딩되어 있으며, 상기 제 2 렌즈부(150)를 이동시키는 압전 소자(Piezoelectric element)를 구비한 구동부(200)를 포함한다.
그러므로, 본 발명에 따른 카메라 모듈은 상기 압전 소자(Piezoelectric element)를 구비한 구동부(200)에서 상기 제 2 렌즈부(150)를 이동시켜 오토 포커싱을 수행할 수 있는 장점이 있다.
즉, 도 2a와 같이, 상기 구동부(200)에 전원이 인가되지 않은 상태에서, 도 2b와 같이, 상기 구동부(200)에 전원이 인가되면, 상기 압전 소자에서 발생된 변형에 의해 상기 제 2 렌즈부(150)를 상향시켜 오토 포커싱을 수행한다.
이때, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 구동부(200)에서 변위(d)가 발생되어 상기 제 2 렌즈부(150)는 이동되는 것이다.
또, 상기 제 2 렌즈부(150)는 범프(160)로 상기 구동부(200)에 본딩되어 있다.
따라서, 본 발명의 카메라 모듈은 오토 포커스 구동을 압전 소자를 이용하여 구동할 수 있으므로, 소비 전력을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 카메라 모듈은 압전 소자를 이용하여 렌즈부를 이동시킴으로써, 소음을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
도 3은 본 발명에 따른 카메라 모듈의 제 1 실시예를 설명하기 위하여 모식적으로 도시한 평면도이다.
본 발명에 따른 카메라 모듈의 제 1 실시예는 전술된 구동부(200)의 일례의 구조를 설명하는 것으로, 중심 영역에 관통홀(231)이 형성되어 있고, 상기 관통홀(231)의 주변 영역이 부상(浮上)되어 있는 구동층(210)과; 상기 부상된 관통홀(231)의 주변 영역에 본딩되어 있는 제 2 렌즈부(150)와; 상기 구동층(210)에 형성되어 있고, 상기 부상된 관통홀(231)의 주변 영역을 상향시키는 압전 소자들(221,222,223,224)을 포함한다.
이러한 제 1 실시예의 카메라 모듈은 상기 압전 소자들(221,222,223,224)에 전압이 인가되면, 상기 압전 소자들(221,222,223,224)은 변형이 발생되고, 이 변형은 상기 구동층(210)을 상기 관통홀(231)로 밀게 된다.(도 3의 화살표 방향)
그러므로, 상기 부상된 관통홀(231)의 주변 영역은 상향되어, 상기 제 2 렌즈부 (150)를 상향시키게 된다.
그리고, 상기 압전 소자들(221,222,223,224)은 도 3과 같이, 압전막(221a)과 상기 압전막(221a)에 형성된 상부 전극(221b)을 포함하고, 상기 압전막(221a) 하부에는 미도시된 하부 전극이 존재하게 된다.
상기 관통홀(231)의 형상은 원형일 수 있다.
상기 구동층(210)은 상기 관통홀(231)의 주변 영역이 부상(浮上)되어 있으므로, 멤브레인(Membrane) 영역을 구비하게 된다.
여기서, 상기 부상은 하부가 제거되어, 하부로부터 떠 있는 상태로 정의되고, 하부로부터 플로팅(Floating)된 것으로 해석될 수 있으며, 이 부상된 영역은 멤브레인(Membrane) 영역이 된다.
따라서, 본 발명의 카메라 모듈은 렌즈를 이동시키는 구동부가 멤브레인(Membrane) 스타일이므로, 이물 및 신뢰성 문제가 적은 장점이 있다.
도 4는 본 발명에 따른 카메라 모듈의 제 2 실시예를 설명하기 위하여 모식적으로 도시한 평면도이다.
카메라 모듈의 제 2 실시예는 구동층(210)에 캔틸레버(Cantilever) 구조가 형성되어 있는 것이다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 부상된 관통홀(250)의 주변 영역의 일부 영역에는 캔틸레버부(261,262)가 형성된다.
여기서, 상기 캔틸레버부(261,262)는 복수개이며, 서로 대칭되어 있는 것이 좋다.
예컨대, 상기 캔틸레버부(261,262)는 2개, 4개 등으로 구성되고, 이들이 서로 대칭되어 있으며, 제 2 렌즈부(150)를 상향시키는 힘을 균일하게 인가할 수 있게 된다.
그리고, 상기 캔틸레버부(261,262)의 끝단에 제 2 렌즈부(150)이 본딩되어, 상기 캔틸레버부(261,262)가 상향될 때, 상기 제 2 렌즈부(150)도 상향되어 오토 포커싱을 수행하게 된다.
도 5는 본 발명에 따른 카메라 모듈의 제 2 실시예를 설명하기 위하여 모식적으로 도시한 일부 단면도이고, 도 6은 도 5의 카메라 모듈이 오토 포커싱을 위하여 동작하는 것을 설명하기 위하여 모식적으로 도시한 일부 단면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 카메라 모듈에 적용된 구동부를 설명하기 위하여 모식적으로 도시한 일부 단면도이다.
본 발명에 따른 카메라 모듈의 제 2 실시예는 상술된 바와 같이, 캔틸레버 구조에 의해 렌즈부를 오토 포커싱하는 것이다.
즉, 도 5와 같이, 지지부(290)에 구동층(280)이 형성되어 있고, 상기 구동층(280)이 형성되어 있고, 상기 구동층(280)의 중앙 영역에는 관통홀이 형성되어 있고, 상기 관통홀 주변 영역은 하부로부터 부상되어 있다.
그러므로, 상기 부상된 관통홀 주변 영역은 캔틸레버부(261,262)으로 구현된다.
또, 상기 관통홀 주변 영역의 상부, 캔틸레버부(261,262) 상부에는 제 2 렌즈부 (150)가 범프(160)로 본딩되어 있다.
그리고, 상기 구동층(280)에는 상기 캔틸레버부(261,262)를 상향시키기 위한, 압전 소자(271,272)가 형성되어 있다.
따라서, 도 6과 같이, 상기 압전 소자(271,272)가 구동되어, 상기 캔틸레버부(261,262) 및 제 2 렌즈부(150)는 상향된다.
이때, 도 7과 같이, 압전 소자 '271'는 하부 전극(271a), 압전막(271b) 및 상부 전극(271c)으로 이루어진 압전 캐패시터로 구현할 수 있다.
그리고, 예컨대, 실리콘 기판 상부에 질화막을 형성하고, 상기 실리콘 기판의 일부를 미세가공기술(MEMS:Micro Electro Mechanical Systems)로 제거하면, 남아있는 실리콘 기판 영역은 지지부(290)로 사용될 수 있고, 상기 질화막은 하부로부터 부상되어 멤브레인이 되어 상기 구동층(280)으로 사용될 수 있으며, 상기 질화막이 외팔보의 형상을 갖도록 식각되어 있으면 상기 캔틸레버부(261,262)로 사용될 수 있는 것이다.
이와 같이, 본 발명에 따른 카메라 모듈은 압전 소자를 이용하여 오토 포커킹을 수행할 수 있으므로, 선형 구동이 가능한 장점이 있다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하고, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
Claims (9)
- 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 제 1 렌즈부가 내장된 하우징과;
상기 하우징에 장착되고, 상기 제 1 렌즈부와 광학적으로 정렬되어 있고, 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 제 2 렌즈부가 본딩되어 있으며, 상기 제 2 렌즈부를 이동시키는 압전 소자(Piezoelectric element)를 구비한 구동부를 포함하는 카메라 모듈.
- 청구항 1에 있어서,
상기 구동부는,
관통홀이 형성되어 있고, 상기 관통홀의 주변 영역이 하부로부터 부상(浮上)되어 있는 구동층과;
상기 부상된 관통홀의 주변 영역에 본딩되어 있는 제 2 렌즈와;
상기 구동층에 형성되어 있고, 상기 부상된 관통홀의 주변 영역을 상향시키는 압전 소자들을 포함하는 카메라 모듈.
- 청구항 1에 있어서,
상기 부상된 관통홀의 주변 영역은,
캔틸레버부로 이루어진 카메라 모듈.
- 청구항 1에 있어서,
상기 구동부에 형성된 관통홀 형상은 원형으로 이루어진 카메라 모듈.
- 청구항 3에 있어서,
상기 캔틸레버부는 복수개인 카메라 모듈.
- 청구항 5에 있어서,
상기 캔틸레버부는 서로 대칭되어 있는 카메라 모듈.
- 청구항 6에 있어서,
상기 제 2 렌즈부는,
범프로 상기 구동부에 본딩되어 있는 카메라 모듈.
- 청구항 7에 있어서,
상기 압전 소자는,
하부 전극, 압전막 및 상부 전극으로 이루어진 압전 캐패시터인 카메라 모듈.
- 청구항 3에 있어서,
상기 제 2 렌즈부는,
상기 캔틸레버부의 끝단에 본딩되어 있는 카메라 모듈.
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