KR20140000119U - 방수 구조를 갖는 카메라 모듈 - Google Patents

Abstract

본 고안은 카메라 모듈의 구성요소 간의 조립 틈새를 통해 습기, 수분 및 먼지와 같은 이물질이 침투하는 것을 차단하여 카메라의 성능 저하를 방지할 수 있는 방수 구조를 갖는 카메라 모듈에 관한 것이다.
본 고안에 따른 방수 구조를 갖는 카메라 모듈은, 외부 사물의 이미지를 모으는 복수 개의 렌즈가 장착되는 렌즈 배럴; 상기 렌즈 배럴이 수용되는 하우징; 상기 렌즈를 통해서 수신되는 이미지를 전기신호로 변환하기 위한 이미지 센서가 장착된 회로기판; 상기 렌즈 배럴의 상단부에 설치되어, 상기 렌즈를 고정시키는 캡; 을 포함하며, 상기 렌즈 배럴과 하우징은 나사 결합되어 일체로 구성되는 것을 구성적 특징으로 한다.

Description

방수 구조를 갖는 카메라 모듈{CAMERA MODULE HAVING WATERPROOF STRUCTURE}

본 고안은 카메라 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 카메라 모듈의 구성요소 간의 조립 틈새를 통해 습기, 수분 및 먼지와 같은 이물질이 침투하는 것을 차단하여 카메라의 성능 저하를 방지할 수 있는 방수 구조를 갖는 카메라 모듈에 관한 것이다.

최근 휴대폰을 비롯한 모바일 기기의 소형화와 슬림화의 추세에 따라 이에 실장되는 부품의 크기를 줄이는 것이 업계의 화두로 대두되고 있는 가운데, 실장되는 부품의 소형화와 더불어 더욱 향상된 기능을 발휘하기 위한 고집적화 기술이 접목되고 있다.

특히, 현재의 모바일 기기 등에 채용되고 있는 카메라 모듈은 카메라폰이나 PDA, 스마트폰 및 노트북 컴퓨터 등에 적용되고 있는바, 소비자의 다양한 취향에 맞추어 소형이면서도 고성능의 촬상 기능을 구비하여야 하며, 또한, 최근의 카메라모듈은 점차 고화소화, 초소형화가 되어가는 상황에서 가격적인 압박과 이물질로 인한 불량의 위험을 안고 있다.

현재의 카메라 모듈은 렌즈 경통을 하우징과 나사 조립한 후, 렌즈 주위를 경통과 본딩으로 고정시키는 구조이나, 이와 같은 고정구조는 카메라 모듈의 고정 부위에 틈새가 발생하면 외부의 액체(수분 또는 습기)가 틈새로 침투하여, 카메라 모듈 내부의 IR필터, 이미지 센서 및 회로기판에 이물질이 유입됨으로써 카메라 모듈 전체의 불량 발생률이 높아져서 지속적인 본딩 관리를 필요로 하는 문제가 있다.

도 1은 등록특허 제 1022911호 로서, 종래기술에 따른 카메라 모듈(1)인데, 렌즈어셈블리(3)가 하나 이상의 렌즈로 구성된 렌즈부(2)와 IR필터(6)와 경통(7)을 감싸도록 형성되고, 렌즈어셈블리(3)의 하부에는 이미지센서(8)가 설치된 회로기판(9)이 구비되며, 렌즈어셈블리를 감싸며 지지함과 동시에 회로기판 상부의 이미지센서를 보호하게끔 하우징(5)이 구성되어 있다.

이와 같은 종래의 구성은 렌즈부가 내장된 렌즈어셈블리(3)가 하우징(5)의 장착부에 나사산 없이 삽입장착됨으로써, 장착된 렌즈어셈블리(3)의 상부로부터 이미지센서(8)의 상부까지의 거리(a)(TTL; Total Track Length)를 일정하게 유지할 수 있고, 이미지영역과 수동소자에 수분 및 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있도록 렌즈어셈블리가 회로기판(9)의 상부에 장착되어 이미지센서(8) 내부의 이미지영역을 완전히 차폐하고, 렌즈어셈블리(3)와 하우징(5) 사이의 공간이 본딩제(4)로 도포된 구성이다.

그러나 이와 같은 카메라 모듈은, 렌즈부 및 렌즈어셈블리 사이의 틈새로 수분 등의 침투할 수 있으며, 또한 렌즈어셈블리와 하우징 사이의 공간을 밀폐해주는 본딩제도 오랜 기간이 경과하면 접착 부위의 내구성에 문제가 생겨 수분 및 이물질이 침투할 수 있고, 침투한 수분 등이 틈새를 따라 이미지 센서 및 회로기판쪽으 로 유입될 수 있는 구조로 인해 이미지 센서 및 회로기판의 불량 발생률이 높아지는 문제가 있다.

본 고안은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 고안의 목적은, 카메라 모듈의 구성요소 간의 조립 틈새를 통해 습기, 수분 및 먼지와 같은 이물질이 침투하는 것을 차단하여 카메라의 성능 저하를 방지하고, 이미지 센서 및 회로기판의 불량율을 낮추는 방수 구조를 갖는 카메라 모듈을 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 본 고안에 따른 방수 구조를 갖는 카메라 모듈은, 외부 사물의 이미지를 모으는 복수 개의 렌즈(15)가 장착되는 렌즈 배럴(10); 상기 렌즈 배럴이 수용되는 하우징(11); 상기 렌즈를 통해서 수신되는 이미지를 전기신호로 변환하기 위한 이미지 센서(13)가 장착된 회로기판(12); 상기 렌즈 배럴(10)의 상단부에 설치되어, 상기 렌즈를 고정시키는 캡(17); 을 포함하며, 상기 렌즈 배럴(10)과 하우징(11)은 나사 결합(b)되어 일체로 구성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 렌즈 배럴(10)의 상부 외주면에는 나사산이 형성되어 상기 캡(17)의 하부 내주면에 형성된 나사홈과 나사 결합(a)되고, 상기 렌즈 배럴(10)의 상단부 외주연에는 O-링(16)이 장착되는 안착부(14)가 형성되며, 상기 렌즈 배럴(10)과 캡(17) 사이의 나사 결합부위는 본딩제로 밀폐된다. 또한 상기 O-링(16)은 실리콘 또는 고무 재질로 구성되고, O-링을 단면으로 보았을 때, 상기 O-링(16)의 수평 직경은 안착부(14)의 폭과 같거나 크고, 수직 직경은 안착부의 깊이보다 크다. 또한 상기 렌즈 배럴과 캡은 알루미늄 재질 및 폴리카보네이트(PC)와 글래스화이버(GF)의 혼합재질로 하나의 사출물로 형성되어 일체로 구성되며, 상기 렌즈 배럴과 캡의 연결부위(c)의 위쪽에는 홈이 형성되며, O-링의 하면에는 돌기가 형성되어, 상기 홈에 돌기가 삽입되며, O-링의 종단면은 종(鐘) 형상이고, 상기 캡의 상단 돌출부는, 렌즈의 상면 외주연과 밀폐결합되도록 열융착되어, 렌즈의 중심방향으로 벤딩된다.

이상에서 설명한 것과 같은 특징을 갖는 본 고안에 따른 방수 구조를 갖는 카메라 모듈은, 렌즈 및 렌즈 배럴 사이의 틈새를 이중 밀폐하므로 외부의 이물질, 수분 등을 카메라 모듈의 내부로 유입되는 것을 효과적으로 제지할 수 있어, 카메라의 성능 저하 및 이미지 센서 및 회로기판의 불량을 방지할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 카메라 모듈을 도시한 단면도이다.
도 2는 본 고안에 따른 방수 구조를 갖는 카메라 모듈의 제1 실시예의 단면도이다.
도 3은 본 고안에 따른 방수 구조를 갖는 카메라 모듈의 제2 실시예의 단면도이다.

본 고안의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 고안은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.

본 명세서에서 본 실시예는 본 고안의 개시가 완전하도록 하며, 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 고안의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 고안은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예들에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 고안이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 그리고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 고안을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

본 고안은 모바일 기기와 같은 전자기기 및 감시 카메라 등에 사용되는 카메라 모듈의 구성요소 간의 조립 틈새를 통해 습기, 수분 및 먼지와 같은 외부 이물질이 침투할 수 없도록 차단하여 카메라의 성능 저하를 방지하여 이미지 센서 및 회로기판의 불량 발생률을 감소시키는 방수 구조를 갖는 카메라 모듈에 관한 것이다.

도 2 및 도 3을 참조하여 본 고안에 따른 방수 구조를 갖는 카메라 모듈에 관한 바람직한 실시예를 설명한다.

도 2를 참조하면, 본 고안에 따른 수분 및 이물질이 침투하는 것을 차단하는 방수 구조를 갖는 카메라 모듈은, 외부 사물의 이미지를 모으는 복수 개의 렌즈(15)가 장착되는 렌즈 배럴(10); 상기 렌즈 배럴(10)이 수용되는 하우징(11); 상기 렌즈(15)를 통해서 수신되는 이미지를 전기신호로 변환하기 위한 이미지 센서(13)가 장착된 회로기판(12); 상기 렌즈 배럴(10)의 상단부에 설치되어, 상기 렌즈(15)를 고정시키는 캡(17); 을 포함하여 구성되며, 상기 렌즈 배럴(10)과 하우징(11)은 나사 결합(b)되어 일체로 구성된다. 선택적으로 상기 렌즈 배럴(10)은 하우징(홀더)(11)에 삽입되어 일체로 결합될 수 있으며, 이때 하우징(11)과 렌즈 배럴(10)의 결합부위(b), 즉 접촉면은 본딩제에 의해 본딩 결합될 수 있다.

상기 렌즈 배럴(10)은 내부에 복수 개의 렌즈(15)가 내장되며 외부 사물의 이미지를 하부의 이미지 센서(13)로 모아주는 것으로, 렌즈가 광축을 따라서 배열되게 일정 공간을 갖도록 구성되어 내부에 장착되는 복수 개의 렌즈가 서로 일정 간격을 유지하게끔 한다.

상기 렌즈 배럴(10)의 상부 외주면에는 나사산이 형성되어 캡(17)의 하부 내주면에 형성된 나사홈과 나사 결합(a)됨으로써 렌즈 배럴(10)과 캡(17)은 일체로 형성된다. 즉 렌즈 배럴의 상부 외주면에는 숫나사부가 형성되어 캡의 하부 내주면에 형성된 암나사부와 나사결합된다. 본 고안에서는 렌즈 배럴(10)에 상부 외주면에 숫나사부를 형성하고, 캡(17)의 하부 내주면에 암나사부를 형성시키는 구성이나, 상기 구성을 반대로 할 수도 있다. 선택적으로 렌즈 배럴(10)의 상부 외주면이 캡(17)에 삽입되는 형태로 렌즈 배럴(10)과 캡(17)이 결합될 수도 있으며, 이때에도 결합부위(a), 즉 렌즈 배럴의 상부 외주면과 캡의 내주면은 서로 접촉하여, 본딩제로 본딩 결합될 수 있다. 바람직하게는 렌즈 배럴 및 캡은 알루미늄 재질 및 폴리카보네이트(PC)와 글래스화이버(GF)의 혼합재질로 만들어 질 수 있다.

이와 같이 상기 렌즈 배럴(10)과 캡(17) 사이의 나사 결합부위 및 접촉부위에 에폭시(epoxy) 등의 본딩제를 투입하여, 상기 나사 결합부를 본딩 결합함으로써 외부로 부터의 이물질 및 수분이 렌즈 안으로 유입되는 것을 차단할 수 있다.

상기 렌즈 배럴의 상단부 외주연에는 O-링(16)이 장착되는 안착부(14)가 형성되는데, 상기 안착부(14)는 렌즈 배럴(10)의 숫나사부 위쪽에 형성되어 상기 O-링(16)이 안정적으로 위치하도록 해주는 역할을 한다. O-링을 단면으로 보았을 때, 상기 O-링의 수평 직경은 안착부(14)의 폭과 같거나 조금 큰 것이 바람직하고, 또한 수직 직경은 안착부(14)의 깊이(렌즈 배럴의 최상단 부터 안착부의 수평면까지) 보다 크게 하는데, 본 고안에서는 O-링의 수직 직경은 안착부(14)의 깊이보다 약 2배 정도 크게 구성하고, O-링은 탄성적인 재질인 것을 사용한다.

상기 O-링(16)이 상기와 같은 크기 및 재질을 가짐으로써, 복수 개의 렌즈(15)가 장착된 렌즈 배럴(10)에 캡(17)을 장착시 복수 개의 렌즈(15) 중에 상부 렌즈(15a)가 O-링(16)을 가압함으로써 O-링은 적정하게 압축되어 캡과 상부 렌즈(15a), 캡(17)과 렌즈 배럴(10) 사이의 틈새를 밀폐한다.

즉, 렌즈 배럴(10)의 하부부터 렌즈가 차례로 설치되고, 안착부(14)에 O-링(16)을 장착한 후, 최종적으로 상부 렌즈(15a)를 설치하면 상부 렌즈는 O-링의 상면과 접하게 된다. 이 후 캡(17)을 렌즈 배럴(10)에 나사 결합시키거나 씌우면, 상부 렌즈(15a)는 O-링(16)을 가압하면서 렌즈 배럴(10)과 렌즈 사이의 틈새를 밀폐하게 된다. 상부 렌즈가 O-링을 가압하기 유리하도록, 상기 O-링은 적정한 탄력성을 갖는 실리콘 또는 고무 재질로 구성하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 안착부(14)에 O-링(16)이 장착되면, O-링(16)의 하면은 안착부(14)에 밀착되고 상면은 상부 렌즈(15a)의 하면에 밀착되어 캡(17) 과 상부 렌즈(15a), 캡(17)과 렌즈 배럴(10) 사이의 미세 틈새로 침할 수 있는 이물질 및 수분을 차단하여 이미지센서(13) 및 회로기판(12)을 보호함으로써 이미지센서 및 회로기판의 불량률을 대폭 낮출 수 있다.

도 3은 본 고안의 제2 실시예로서, 도 2에 따른 제1 실시예와 같이, 외부 사물의 이미지를 모으는 복수 개의 렌즈(15)가 장착되는 렌즈 배럴(10); 상기 렌즈 배럴이 수용되는 하우징(11); 상기 렌즈(15)를 통해서 수신되는 이미지를 전기신호로 변환하기 위한 이미지 센서(13)가 장착된 회로기판(12); 상기 렌즈 배럴(10)의 상단부에 설치되어, 상기 렌즈(15)를 고정시키는 캡(17); 을 포함하여 구성되며, 렌즈 배럴(10)과 하우징(11)은 나사 결합된다. 이때 상기 렌즈 배럴(10)과 캡(17)은 하나의 사출물로 형성되어 일체로 구성된다. 상기 사출물은 폴리카보네이트(PC)와 글래스화이버(GF)를 혼합한 것인데, 본 고안에서는 폴리카보네이트 70%, 글래스화이버 30% 의 비율로 혼합하여 사용한다.

도 3을 더 참조하면, 본 고안의 다른(제2 실시예) 실시예에는 상기 렌즈 배럴(10)과 캡(17)의 연결부위(c)의 위쪽에는 홈(10a)이 형성되는데, 상기 홈(10a)에 O-링(16)의 하면에 형성된 돌기(16a)가 삽입된다. 여기에서 O-링(16)의 종단면은 종(鐘) 형상을 이룬다. 보다 상세하게는 연결부위(c) 위쪽에는 O-링(16)이 안착되도록 안착부(14)가 형성되고, 상기 안착부(14)에서 하방으로 홈(10a)이 형성된다. 상기 홈(10a)의 직경은 안착부(14)의 직경보다 작고 상기 돌기(16a)와 대응되므로 O-링(16)의 하면에 형성된 돌기(16a)만 홈에 삽입되고, 돌기(16a) 주위의 주변부는 안착부(14)에 안정적으로 위치한다. 상기와 같이 안착부(14)와 홈(10a)의 구성으로 인해 O-링(16)은 제 자리에 안정적으로 배치될 수 있다.

상기 캡(17)의 상단 돌출부(17a)는, 렌즈(15)의 상면 외주연과 밀폐결합되도록 열융착되어, 렌즈의 중심방향으로 벤딩되는데, 상기 열융착은 약 150∼180℃ 의 온도로 캡(17)의 상단 돌출부(17a)를 렌즈의 중심방향으로 용융시켜 렌즈의 상면에 부착시키는 것으로, 열융착 작업시에 돌출부(17a)가 벤딩되면서 상부 렌즈(15a)를 하방으로 압박하면 상부 렌즈가 O-링(16)을 가압하여 안착부(14)에 보다 밀착시킴으로써 렌즈 배럴(10)과 렌즈(15)는 서로 간에 확실한 밀폐가 이루어진다. 여기에서 도 3의 좌측은 캡의 돌출부가 열융착되기 전이며, 우측은 열융착된 후의 도면이다. 또한 본 명세서에서는 기재되어 있지 않지만, IR필터는 이미지 센서 위쪽에 설치되는 것이 일반적이므로 별도의 도면 및 구체적인 설명은 생략하였다.

상기 열융착 및 O-링의 장착으로 렌즈 및 렌즈 배럴 사이의 틈새를 이중으로 밀폐함으로써 외부의 이물질, 수분 등을 카메라 모듈의 내부로 유입되는 것을 효과적으로 제지할 수 있어, 이미지 센서 및 회로기판의 불량을 방지하는데 효과적이다.

이상의 설명은 본 고안의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 고안의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 고안에 게시된 실시예들은 본 고안의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이런 실시예에 의하여 본 고안의 기술 사상 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 고안의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 고안의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10.렌즈 배럴 11.하우징
12.회로기판 13.이미지센서
14.안착부 15.렌즈
15a.상부 렌즈
16.O-링 17.캡
17a.돌출부
10a.홈 16a.돌기

Claims (9)

1. 수분 및 이물질이 침투하는 것을 차단하는 방수 구조를 갖는 카메라 모듈에 있어서,
   외부 사물의 이미지를 모으는 복수 개의 렌즈가 장착되는 렌즈 배럴;
   상기 렌즈 배럴이 수용되는 하우징;
   상기 렌즈를 통해서 수신되는 이미지를 전기신호로 변환하기 위한 이미지 센서가 장착된 회로기판;
   상기 렌즈 배럴의 상단부에 설치되어, 상기 렌즈를 고정시키는 캡;
   을 포함하며, 상기 렌즈 배럴과 하우징은 나사 결합되어 일체로 구성되는 것을 특징으로 하는 방수 구조를 갖는 카메라 모듈.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 렌즈 배럴의 상부 외주면에는 나사산이 형성되어 상기 캡의 하부 내주면에 형성된 나사홈과 나사 결합되는 것을 특징으로 하는 방수 구조를 갖는 카메라 모듈.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 렌즈 배럴의 상단부 외주연에는 O-링이 장착되는 안착부가 형성되는 것을 특징으로 하는 방수 구조를 갖는 카메라 모듈.
   
4. 제 2항에 있어서,
   상기 렌즈 배럴과 캡 사이의 나사 결합부위는 본딩제로 밀폐되는 것을 특징으로 하는 방수 구조를 갖는 카메라 모듈.
   
5. 제 3항에 있어서,
   상기 O-링은 실리콘 또는 고무 재질 인 것을 특징으로 하는 방수 구조를 갖는 카메라 모듈.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 렌즈 배럴과 캡은 알루미늄 재질 및 폴리카보네이트(PC)와 글래스화이버(GF)를 혼합한 혼합재질의 하나의 사출물로 형성되어 일체로 구성되는 것을 특징으로 하는 방수 구조를 갖는 카메라 모듈.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 렌즈 배럴과 캡의 연결부위의 위쪽에는 홈이 형성되며, O-링의 하면에는 돌기가 형성되어, 상기 홈에 돌기가 삽입되며, O-링의 종단면은 종(鐘) 형상 인 것을 특징으로 하는 방수 구조를 갖는 카메라 모듈.
   
8. 제 7항에 있어서,
   상기 캡의 상단 돌출부는, 렌즈의 상면 외주연과 밀폐결합되도록 열융착되어, 렌즈의 중심방향으로 벤딩되는 것을 특징으로 하는 방수 구조를 갖는 카메라 모듈.
   
9. 제 5항에 있어서,
   상기 O-링 단면의 수평 직경은 안착부의 폭과 같거나 크고, 수직 직경은 안착부의 깊이보다 큰 것을 특징으로 하는 방수 구조를 갖는 카메라.
   

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