KR20130106914A - 카메라 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 카메라 모듈은 카메라 모듈의 외관을 형성하는 하우징; 상기 하우징에 일단은 고정되고, 타단은 외부로 노출되어 다른 부품과 연결되며, 이미지 센서가 실장되는 인쇄회로기판; 적어도 한 장 이상의 렌즈를 구비하며, 상기 이미지 센서와 소정 간격 이격 되도록 배치되는 렌즈 홀더; 및 상기 인쇄회로기판의 상기 이미지 센서 실장 부분을 제외한 부분에 설치되는 적어도 2개의 피에조(Piezo)를 가지는 피에조 액츄에이터;를 포함하며, 상기 피에조의 변형에 대응하여, 상기 이미지 센서의 위치가 제어되는 것을 특징으로 한다.

Description

카메라 모듈{Camera Module}
본 발명은 카메라 모듈에 관한 것이다.
근래 타블렛 컴퓨터, 카메라 폰, PDA, 스마트 폰, 장난감(toy)등의 다양한 멀티미디어 분야, 나아가서는 감시 카메라나 비디오 테이프 레코더의 정보단말 등의 화상입력기기용으로 소형의 카메라 모듈의 수요가 높아지고 있다. 특히, 스마트 폰은 소형화된 디자인을 선호하는 소비자의 수요 증가에 따라 작은 사이즈의 카메라 모듈을 개발하는 추세에 있다.
이러한 카메라 모듈은 CCD나 CMOS의 이미지 센서 칩을 이용하여 제조하며, 이미지 센서 칩에 렌즈를 통하여 사물을 집광하여, 광 신호를 전기 신호로 변환하여 LCD 디스플레이 장치 등의 디스플레이 매체에 사물이 표시될 수 있도록 영상을 전달한다.
상기와 같은 카메라 모듈은 복수의 렌즈를 포함하고, 구동원을 설치하여 각각의 렌즈를 이동시켜 그 상대거리를 변화시킴으로써 광학적인 초점 거리가 조절된다. 이와 같은 오토 포커싱 기능을 구현하기 위하여, 보이스 코일 모터를 많이 사용하는데, 보이스 코일 모터는 부피가 크고 정밀한 제어에 한계가 있어, 카메라 모듈의 소형화에 한계가 있다는 문제점이 있다.
본 발명은 렌즈에 비해 상대적으로 가벼운 이미지 센서를 움직여 오토 포커싱 기능을 수행할 수 있도록 구조가 개선되어, 기존 대비 소형화가 가능한 카메라 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 이미지 센서의 승강 및 틸팅 제어를 통해, 사용자의 손떨림을 보정할 수 있는 카메라 모듈을 제공하는데 있다.
본 발명에 의한 카메라 모듈은 카메라 모듈의 외관을 형성하는 하우징; 상기 하우징에 일단은 고정되고, 타단은 외부로 노출되어 다른 부품과 연결되며, 이미지 센서가 실장되는 인쇄회로기판; 적어도 한 장 이상의 렌즈를 구비하며, 상기 이미지 센서와 소정 간격 이격 되도록 배치되는 렌즈 홀더; 및 상기 인쇄회로기판의 상기 이미지 센서 실장 부분을 제외한 부분에 설치되는 적어도 2개의 피에조(Piezo)를 가지는 피에조 액츄에이터;를 포함하며, 상기 피에조의 변형에 대응하여, 상기 이미지 센서의 위치가 제어되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 인쇄회로기판은, 플랙시블한 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 이미지 센서는, 상기 피에조 액츄에이터의 변형에 따라 승강 및 틸팅 중 적어도 하나 이상의 움직임이 제어되어, 오토 포커싱 및 손떨림 보정 제어 중 적어도 하나 이상의 제어가 가능하다.
상기 피에조 액츄에이터는, 상기 이미지 센서를 중심으로 대칭되게 배치되는 것이 좋으며, 동일한 크기와 방향성을 가지는 제 1 및 제 2 피에조를 포함할 수 있다.
또한, 상기 피에조 액츄에이터는, 상기 인쇄회로기판의 상기 이미지 센서 실장 면의 반대편에 설치될 수도 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 카메라 모듈은, 상기 이미지 센서의 중심을 통과하며, 상기 피에조 액츄에이터의 중심선과 수직한 방향의 가장의 연장선상에서, 상기 하우징에 일단이 고정되고, 타단은 상기 인쇄회로기판과 연결되는 한 쌍의 탄성 지지부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 카메라 모듈은, 상기 인쇄회로기판과 이미지 센서 사이에 개재되거나, 상기 인쇄회로기판의 상기 이미지 센서 실장 면의 반대편과 대응되는 위치에 설치되는 보강부재;를 더 포함할 수도 있다.
이때, 상기 보강부재는 일정한 평탄도를 유지하는 플레이트 재질로 마련되는 것이 좋다.
상기 인쇄회로기판은, 상기 하우징과 적어도 2개 부분에 의해 지지되어, 일정 크기 이상의 장력(tension)을 부가하여 팽팽한 상태를 유지하는 것이 바람직하다.
상기 렌즈 홀더는, 상기 하우징에 위치 고정될 수 있다.
상기 이미지 센서 및 피에조는 상기 인쇄회로기판을 통해 전원 및 제어신호를 공급 받을 수 있다.
한편, 상기 제 1 및 제 2 피에조는, 동일한 크기와 극성의 전원을 공급하면, 동일한 방향성을 가지도록 형태 변형되도록 설치되는 것이 바람직하며, 동일한 방향으로 형태 변형될 경우, 상기 이미지 센서를 상승 또는 하강시키고, 반대 방향으로 형태 변형될 경우, 상기 이미지 센서를 틸팅 시킬 수 있다.
이때, 상기 이미지 센서의 변위는 상기 제 1 및 제 2 피에조에 부가되는 전압의 크기에 따라 조절 가능하다.
본 발명은 상대적으로 가벼운 이미지 센서를 승강 및 틸팅 구동하여 오토 포커싱 기능을 수행할 수 있으므로, 카메라 모듈을 크기를 소형화 하는데 유리하다.
또한, 기존의 보이스 코일 모터를 오토 포커싱 유닛으로 사용하는 카메라 모듈에 적용될 경우, 이미지 센서를 틸팅 제어하여, 이미지 센서의 구석진 부분에서 초점이 흩어지는 것을 보정할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 카메라 모듈을 개략적으로 도시한 측 단면도,
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 도 1의 저면도,
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 도 1의 저면도,
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이미지 센서의 오토 포커싱 기능 동작을 개략적으로 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이미지 센서의 손떨림 보정 기능 동작을 개략적으로 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 카메라 모듈의 인쇄회로기판에 이미지 센서, 보강부재 및 피에조 액츄에이터의 결합관계를 도시한 도면, 그리고,
도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 카메라 모듈의 인쇄회로기판의 이미지 센서, 보강부재 및 피에조 액츄에이터의 결합관계를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 카메라 모듈을 개략적으로 도시한 측 단면도, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 도 1의 저면도, 도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 도 1의 저면도, 도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이미지 센서의 오토 포커싱 기능 동작을 개략적으로 도시한 도면, 도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이미지 센서의 손떨림 보정 기능 동작을 개략적으로 도시한 도면, 도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 카메라 모듈의 인쇄회로기판에 이미지 센서, 보강부재 및 피에조 액츄에이터의 결합관계를 도시한 도면, 그리고, 도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 카메라 모듈의 인쇄회로기판의 이미지 센서, 보강부재 및 피에조 액츄에이터의 결합관계를 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 카메라 모듈은 인쇄회로기판(10), 렌즈 홀더(20), 피에조 액츄에이터(30)를 포함하며, 이들 구성요소들은 하우징(1) 내부에 설치되는 것이 바람직하다.
하우징(1)은 카메라 모듈의 외관을 형성하는 것으로, 상자 형태로 구성되어, 내부에 일정 크기의 공간부를 형성하여, 상기한 구성 부품들을 설치하는 것이 좋다. 또한, 상기 하우징(1)에는 미도시된 개구부가 마련되어, 상기 렌즈 홀더(20) 및 이미지 센서(11) 사이에 형성되는 광 경로를 오픈 할 수 있다.
인쇄회로기판(10)은 플랙시블(flexible)한 재질로 마련되는 것이 바람직하다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 인쇄회로기판은 F-PCB(flexible printed circuit board)로 마련되어, 전자회로패턴과 복수 개의 단자를 일체로 구비하는 것이 바람직하다. 상기 인쇄회로기판(10)의 상부면에는 이미지 센서(11)가 실장되는 것이 좋은데, 상기 이미지 센서(11)는 상기 인쇄회로기판(10)에 직접 솔더링 또는 와이어 본딩으로 실장 될 수 있다.
렌즈 홀더(20)는 적어도 1장 이상의 렌즈(21)가 설치될 수 있는데, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 하우징(1)에 위치 고정되는 것이 바람직하다.
피에조 액츄에이터(30)는 상기 인쇄회로기판(10)에 적어도 한 쌍이 설치되어, 상기 인쇄회로기판(10)을 움직여, 상기 이미지 센서(11)가 상기 렌즈(21)에 대하여 승강 및/또는 틸팅 제어될 수 있도록 마련된 것이다.
상기 피에조 액츄에이터(Piezo actuator, 30)는 제 1 및 제 2 피에조(30a)(30b)로 구성될 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 피에조(30a)(30b)는 도 1 및 도 2에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 동일한 크기로 마련되며, 상기 이미지 센서(11)와 간섭되지 않도록 상기 인쇄회로기판(10)에 설치된다. 바람직하게는, 상기 인쇄회로기판(10)의 상기 이미지 센서(11)가 실장 된 면의 반대 면에 설치될 수 있다. 또한, 상기 제 1 및 제 2 피에조(30a)(30b)는 상기 이미지 센서(11)에 대하여 동일한 거리만큼 이격되는 것이 바람직하다. 상기 피에조 액츄에이터(30)의 동작은 뒤에 다시 설명한다.
한편, 본 발명의 제 2 실시예에 따르면, 상기 인쇄회로기판(10)은 상기 하우징(1)에 탄성 지지부재(40)에 의해 탄력적으로 현가(懸枷)될 수도 있다. 이 경우, 상기 탄성 지지부재(40)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 이미지 센서(11)의 중심을 통과하며, 상기 피에조 액츄에이터(30)의 중심을 지나는 가상의 선과는 수직인 연장선상에 배치되는 것이 바람직하다.
이와 같이 탄성 지지부재(40)가 설치되면, 상기 탄성 지지부재(40)가 상기 인쇄회로기판(10)의 수평방향 위치를 지지하는 것이 가능하며, 상기 이미지 센서(11)의 승강 및/또는 피벗(pivot), 틸팅(tilting) 동작에 대한 복원력을 부여할 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 바람직한 제 1 및 제 2 실시예에 따른 피에조 액츄에이터(30)의 움직임에 따른 이미지 센서(11)의 움직임을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 이미지 센서(11)가 실장 된 인쇄회로기판(10)은 하우징(1)에 적어도 2개 부분에 팽팽한 상태로 고정될 수 있다. 그런데, 상기 인쇄회로기판(10)은 플랙시블 한 재질로 형성되므로, 상기 인쇄회로기판은 상기 피에조 액츄에이터(30)에 변형이 발생할 경우, 상기 이미지 센서(11)가 실장 된 부분을 제외한 다른 부분들이 휘어질 수 있다.
한편, 상기 제 1 및 제 2 피에조(30a)(30b)에 동일한 크기와 극성의 전원을 공급하면, 상기 제 1 및 제 2 피에조(30a)(30b)는 동일한 방향성을 가지도록 형태 변형될 수 있다. 예컨대, 상기 제 1 및 제 2 피에조(30a)(30b)가 도시된 바와 같이, 상측으로 불룩한 방향으로 휘어지면, 상기 인쇄회로기판(10)의 양 끝단은 하우징(1)에 의해 고정되므로, 상기 이미지 센서(11)는 기준 위치에 대하여 도시된 화살표 방향으로 승강할 수 있으며, 상기 제 1 및 제 2 피에조(30a)(30b)에 부가되는 전압의 크기가 변경됨에 따라, 상기 승강높이는 조절이 가능하다.
이와 같이 이미지 센서(11)를 직접 승강시키면, 상기 렌즈(21)에 대한 초점 거리를 변경할 수 있으므로, 오토 포커싱 기능을 구현하는 것이 가능하다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 및 제 2 피에조(30a)(30b)를 서로 다른 크기와 극성의 전원을 공급하면, 상기 제 1 피에조(30a)와 제 2 피에조(30b)는 서로 다른 방향으로 변형될 수 있다. 예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 피에조(30a)는 상측으로 불룩하게 변형되지만, 상기 제 2 피에조(30b)는 하측으로 오목하게 변형되면, 상기 이미지 센서(11)는 도시된 화살표 방향으로 틸팅 될 수 있다.
따라서, 이와 같은 이미지 센서(11)의 움직임 제어를 통해, 상기 이미지 센서(11)의 중심에서 벗어난 구석진 부분에서의 초점을 미세하게 조정하는 것도 가능하고, 사용자의 손떨림 보정을 위해 상기 이미지 센서(11)의 쉬프트 및 틸팅 제어 또한 가능하다.
한편, 상기 인쇄회로기판(10)은 상기한 바와 같이 플랙시블 한 재질로 형성되므로, 상기 하우징(1)의 내부에 설치될 때, 가능한 팽팽한 상태로 유지되어야, 상기 이미지 센서(11)의 평탄도를 일정하게 유지할 수 있다.
상기 이미지 센서(11)의 평탄도를 보다 강력하게 유지하기 위해, 본 발명의 제 3 및 제 4 실시예에서는 상기 이미지 센서(11)와 인쇄회로기판(10) 사이, 또는 상기 이미지 센서(11)가 실장 된 인쇄회로기판(10)의 반대쪽 면에 보강부재(12)를 추가로 마련할 수도 있다.
즉, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 보강부재(12)는 상기 이미지 센서와 대응되는 크기를 가지며, 일정한 강성을 가지는 플레이트 부재로 마련될 수 있으며, 제품 경량화 등을 고려하여, 중앙 부분은 비어있고, 상기 이미지 센서(11)의 테두리 부분만을 지지하도록 구성되는 것도 가능하다.
이와 같이 보강부재(12)를 구비하면, 상기 인쇄회로기판(10)이 다소 틀어지더라도, 상기 이미지 센서(11) 실장 부분은 항상 평평한 상태를 유지하므로, 상기 이미지 센서(11)에 결상되는 이미지가 일정한 형태를 유지하는 것이 가능하다.
한편, 도시하지는 않았지만, 상기 탄성 지지부재(40) 대신 추가로 상기한 피에조 액츄에이터(30)와 동일한 구성을 추가하는 것도 가능하다. 이 경우, 보다 세밀한 이미지 센서(11)의 승강 및 틸팅 제어를 수행할 수 있다.
또한, 상기한 실시예들에서는 상기 렌즈 홀더(20)가 하우징(1)에 고정된 구조를 일 예로 설명하였으나, 이를 한정하는 것은 아니며, 도시하지는 않았지만, 기존의 보이스 코일 모터를 오토 포커싱 유닛으로 사용하는 카메라 모듈에도 상기한 구성을 적용할 수도 있다. 이와 같이 구성하면, 기존의 손떨림 보정 모듈에 비해 간단한 구조로 손떨림 방지 기능(OIS, Optical Image Stabilization)을 구현할 수도 있다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
10; 인쇄회로기판 11; 이미지 센서
12; 보강부재 20; 렌즈 홀더
21; 렌즈 30; 피에조 액츄에이터
30a; 제 1 피에조 30b; 제 2 피에조
40; 탄성 지지부재

Claims (17)

  1. 카메라 모듈의 외관을 형성하는 하우징;
    상기 하우징에 일단은 고정되고, 타단은 외부로 노출되어 다른 부품과 연결되며, 이미지 센서가 실장되는 인쇄회로기판;
    적어도 한 장 이상의 렌즈를 구비하며, 상기 이미지 센서와 소정 간격 이격 되도록 배치되는 렌즈 홀더; 및
    상기 인쇄회로기판의 상기 이미지 센서 실장 부분을 제외한 부분에 설치되는 적어도 2개의 액츄에이터;를 포함하며,
    상기 액츄에이터의 변형에 대응하여, 상기 이미지 센서의 위치가 제어되는 카메라 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액츄에이터는 피에조 액츄에이터로 마련되는 카메라 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판은 플랙시블한 재질로 형성되는 카메라 모듈.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 이미지 센서는,
    상기 피에조 액츄에이터의 변형에 따라 승강 및 틸팅 중 적어도 하나 이상의 움직임이 제어되어, 오토 포커싱 및 손떨림 보정 제어 중 적어도 하나 이상의 제어가 가능한 카메라 모듈.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 액츄에이터는,
    상기 이미지 센서를 중심으로 대칭되게 배치되는 카메라 모듈.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 피에조 액츄에이터는,
    동일한 크기와 방향성을 가지는 제 1 및 제 2 피에조를 포함하는 카메라 모듈.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 액츄에이터는,
    상기 인쇄회로기판의 상기 이미지 센서 실장 면의 반대편에 설치되는 카메라 모듈.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 이미지 센서의 중심을 통과하며, 상기 액츄에이터의 중심선과 수직한 방향의 가장의 연장선상에서, 상기 하우징에 일단이 고정되고, 타단은 상기 인쇄회로기판과 연결되는 한 쌍의 탄성 지지부재를 더 포함하는 카메라 모듈.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판과 이미지 센서 사이에 개재되는 보강부재;를 더 포함하는 카메라 모듈.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판의 상기 이미지 센서 실장 면의 반대편과 대응되는 위치에 설치되는 보강부재;를 더 포함하는 카메라 모듈.
  11. 제 9 항 및 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보강부재는 일정한 평탄도를 유지하는 플레이트 재질로 마련되는 카메라 모듈.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 인쇄회로기판은,
    상기 하우징과 적어도 2개 부분에 의해 지지되어, 일정 크기 이상의 장력(tension)을 부가하여 팽팽한 상태를 유지하는 카메라 모듈.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌즈 홀더는 상기 하우징에 위치 고정되는 카메라 모듈.
  14. 제 2 항에 있어서,
    상기 이미지 센서 및 피에조는 상기 인쇄회로기판을 통해 전원을 공급 받는 카메라 모듈.
  15. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 피에조는,
    동일한 크기와 극성의 전원을 공급하면, 동일한 방향성을 가지도록 형태 변형되도록 설치되는 카메라 모듈.
  16. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 피에조는,
    동일한 방향으로 형태 변형될 경우, 상기 이미지 센서를 상승 또는 하강시키고,
    반대 방향으로 형태 변형될 경우, 상기 이미지 센서를 틸팅 시키는 카메라 모듈.
  17. 제 15 항 또는 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이미지 센서의 변위는 상기 제 1 및 제 2 피에조에 부가되는 전압의 크기에 따라 조절되는 카메라 모듈.
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