KR20150046824A - 센서를 갖는 카메라 렌즈 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 센서를 갖는 카메라 렌즈 모듈을 제공한다.
적어도 하나의 렌즈를 구비하는 렌즈 배럴; 상기 렌즈 배럴을 내부수용하는 배럴 하우징; 상기 렌즈배럴을 노출시키는 노출공을 관통형성하여 상기 배럴 하우징의 개방된 일측을 덮는 커버부 ; 상기 렌즈 배럴과 대응하는 이미지센서를 탑재하여 상기 배럴 하우징의 개방된 타측에 조립되는 메인기판 ; 상기 렌즈 배럴을 광축방향으로 안내지지하는 안내지지부 ; 상기 메인기판과 전기적으로 연결되는 기판부에 탑재된 코일의 전기장과 상기 렌즈 배럴에 구비된 자성체의 자기력간의 상호작용에 의해서 상기 렌즈 배럴을 광축방향으로 구동시키는 구동부 ; 및 상기 커버부에 관통형성되는 적어도 하나의 관통공과 대응하는 상기 메인기판에 적어도 하나의 센서를 갖추어 상기 관통공을 통해 외부로부터 유입되는 빛을 감지하는 센서부 ; 를 포함한다.

Description

센서를 갖는 카메라 렌즈 모듈{Camera Lens Module Having a Sensor}

본 발명은 카메라 렌즈 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세히는 스마트폰과 같은 휴대 단말기에 필요한 다양한 기능을 갖는 센서를 카메라 렌즈 모듈의 내부에 배치하여 제조 및 조립공정을 단순화하고, 모듈의 가격 경쟁력을 높일 수 있는 센서를 갖는 카메라 렌즈 모듈에 관한 것이다. .

최근의 휴대폰 및 PDA 등과 같은 휴대용 단말기(이하, '단말기' 이라 함)는, 그 기술의 발전과 더불어 단순한 전화 기능뿐만 아니라, 음악, 영화, TV, 게임 등으로 멀티 컨버젼스로 사용되고 있으며, 멀티 컨버젼스로의 전개를 이끌어 가는 요소 중의 하나가 카메라 렌즈 모듈(CAMERA MODULE)이다.

단말기에 탑재되는 카메라 렌즈 모듈은 최근, 사용자 요구에 의한 고화소 및 고기능 중심으로의 변화에 부합하기 위해 자동 초점 기능(AUTO FOCUS : AF), 광학 줌(OPTICAL ZOOM) 등과 같은 다양한 부가 기능을 갖춘 구조로 변화되고 있다.

이러한 카메라 렌즈 모듈이 채용되는 휴대용 단말기에는 사용자의 다양한 요구 및 단말기의 기능향상을 위해서 근접센서, 조도센서와 같은 센서가 추가로 구비되고 있는 실정이다.

즉, 근접센서는 사용자가 통화를 하기 위해 휴대 단말기를 귀로 가져다 대는 경우, 사용자의 귀나 볼이 휴대 단말기의 터치 스크린을 눌러 오작동을 하는 것을 방지하기 위해서 사용자의 귀나 볼이 근접하는 것을 감지하여 터치시 작동하게 되는 터치 스크린의 오작동을 방지하는 기능을 갖는 것이다.

상기 조도센서는 휴대 단말기 사용환경 주변의 밝기를 감지하여 디스플레이의 화면 밝기를 조절하도록 신호를 발생시켜 화면밝기를 제어하는 기능을 갖는 것이다.

대한민국 공개특허 2010-0081052호(2010.07.14.)에는 근접센서의 감지 오작동을 방지하면서 근접 센서가 외부 물체의 근접 여부를 감지하는 정확도를 높일 수 있도록 외부물체를 감지하는 근접센서를 케이스에 구비하는 갖는 휴대 단말기를 개시하고 있다.

그러나, 이러한 근접센서는 휴대단말기를 케이스에 관통형성된 홀을 통해 외부물체를 감지하도록 케이스의 내부에 설치되고, 감지신호를 메인기판으로 전송하도록 케이스 내부에 독립적으로 설치되어야 하고, 별도의 공간에 조립되어야만 하기 때문에 단말기의 제조 및 조립공정이 복잡해지고, 이로 인하여 가격경쟁력을 저하시키는 요인으로 작용하였다.

또한, 케이스의 내부공간에 근접센서를 별도로 배치하여 설치하는 공간을 확보해야만 하고, 케이스에 근접센서를 노출시키는 노출공을 형성한 다음, 이를 덮어 보호하는 투명유리면을 구비해야만 하기 때문에 단말기의 제조원가를 상승시키는 요인으로 작용하였다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 외부물체를 감지하고, 빛을 감지하는 기능을 갖는 센서를 카메라 모듈에 일체로 구비하여 공간활용도를 높이고, 조립 및 제조공정을 단순화할 수 있는 센서를 갖는 카메라 모듈을 제공하고자 한다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로서 본 발명은, 적어도 하나의 렌즈를 구비하는 렌즈 배럴; 상기 렌즈 배럴을 내부수용하는 배럴 하우징; 상기 렌즈배럴을 노출시키는 노출공을 관통형성하여 상기 배럴 하우징의 개방된 일측을 덮는 커버부 ; 상기 렌즈 배럴과 대응하는 이미지센서를 탑재하여 상기 배럴 하우징의 개방된 타측에 조립되는 메인기판 ; 및 상기 커버부에 관통형성되는 적어도 하나의 관통공과 대응하는 상기 메인기판에 적어도 하나의 센서를 갖추어 상기 관통공을 통해 외부로부터 유입되는 빛을 감지하는 센서부 ; 를 포함하는 센서를 갖는 카메라 렌즈 모듈을 제공한다.

바람직하게, 상기 센서부는 외부물체의 근접여부를 감지하도록 상기 관통공을 통해 방출되는 빛을 발생시키는 발광센서와, 외부물체에 반사된 빛을 다른 관통공을 통해 수광하는 수광센서를 포함한다.

바람직하게, 상기 센서부는 상기 관통공을 통해 유입되는 빛의 밝기를 검지하는 조도센서, 상기 관통공을 통해 습도를 검지하는 습도센서, 상기 관통공을 통해 온도를 검지하는 온도센서 중 어느 하나를 포함한다.

바람직하게, 상기 관통공과 상기 센서사이에는 빛을 안내하는 광가이드를 추가 포함한다.

더욱 바람직하게, 상기 광가이드는 상기 관통공과 상기 센서사이에 해당하는 배럴하우징의 내부벽에 관통형성된 광안내공을 포함한다.

더욱 바람직하게, 상기 광가이드는 상기 관통공과 상기 센서사이에 해당하는 배럴하우징의 내부벽에 관통형성된 광안내공과, 상기 광안내공에 삽입배치되는 도파관을 포함한다.

바람직하게, 상기 렌즈 배럴을 광축방향으로 안내지지하는 안내지지부를 추가 포함한다.

바람직하게, 상기 메인기판과 전기적으로 연결되는 기판부에 탑재된 코일의 전기장과 상기 렌즈 배럴에 구비된 자성체의 자기력간의 상호작용에 의해서 상기 렌즈 배럴을 광축방향으로 구동시키는 구동부를 추가 포함한다.

상기한 바와 같은 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

(1) 배럴 하우징의 개방된 일측을 덮는 커버부에 관통형성된 관통공을 통해 유입되는 빛을 감지하고, 출사되는 빛을 발생시키는 센서를 배럴 하우징의 개방된 타측에 구비되는 메인기판에 구비함으로써 외부물체의 근접여부를 센싱하는 근접센서와 같은 센서부를 카메라 렌즈 모듈에 일체화할 수 있기 때문에 휴대 단말기의 내부 공간활용도를 높일 수 있고, 근접센서를 별도로 조립할 필요가 없어 조립 및 제조공정을 단순화하고, 이로 인하여 휴대 단말기의 가격 경쟁력을 높일 수 있는 효과가 얻어진다.

(2) 커버부의 관통공과 메인기판의 센서사이에 광가이드를 구비함으로써 내부유입되거나 외부출사되는 빛의 손실을 최소화하면서 광경로를 확보할 수 있기 때문에 크로스 토크에 기인하는 센싱불량을 방지하고, 센싱률을 높여 제품신뢰성을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 센서를 갖는 카메라 렌즈 모듈을 도시한 분해사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 센서를 갖는 카메라 렌즈 모듈을 다른 방향에서 바라본 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 센서를 갖는 카메라 렌즈 모듈을 휴대 단말기에 적용한 상태도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 센서를 갖는 카메라 렌즈 모듈의 다른 형태를 도시한 분해 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 구조 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 카메라 렌즈 조립체(100)는 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 렌즈 배럴(110), 배럴 하우징(120), 커버부(130), 메인기판(140), 안내지지부(150), 구동부(160) 및 센서부(170)를 포함한다.

상기 렌즈 배럴(110)은 내부공간에 광축방향으로 적어도 하나의 렌즈를 구비하는 대략 중공 원통형상의 경통 구조물로 이루어진다.

이러한 렌즈 배럴(110)의 상부면에는 내장된 렌즈를 노출시키도록 렌즈공(112)을 관통형성하고, 일측면에는 일정세기의 자기력을 발생시키도록 대략 사각단면상의 영구자석인 자성체(162)를 고정설치한다.

상기 자성체(162)는 상기 배럴 하우징(120)의 일측면과 일정간격을 두고 나란하게 마주하는 평면상의 평면부(114)에 구비된다.

상기 렌즈 배럴(110)의 좌우양측에는 상기 안내지지부(150)와 대응하여 상기 렌즈 배럴(110)의 광축방향 이동을 안내할 수 있도록 대략 수직한 안내돌출턱(116,116)를 구비한다.

상기 배럴 하우징(120)은 상기 렌즈 배럴(110)을 광축방향으로 이동가능하게 내부수용하도록 일정크기의 내부공간을 갖는 대략 직육면체상의 박스구조물로 이루어질 수 있다.

이러한 배럴 하우징(120)의 상,하부는 각각 개방되는바, 상기 배럴 하우징(120)의 개방된 일측인 도면상 상부를 밀폐하면서 상기 렌즈 배럴(110)의 렌즈공(112)을 외부로 노출시키는 노출공(132)을 대략 중앙영역에 관통형성한 대략 사각판상의 덮개부재인 커버부(130)를 구비한다.

그리고, 상기 배럴 하우징(120)의 개방된 하부에는 상기 렌즈 배럴(110)과 대응하는 상부면에 렌즈를 통해 입사되는 피사체의 상을 검출하여 전기신호를 변환시키는 이미지센서(142)를 탑재한 메인기판(140)을 배치한다.

이러한 메인기판(140)은 상기 배럴 하우징(120)의 개방된 타측인 하부를 밀폐하도록 배럴 하우징(120)의 하단과 대응 조립되는 인쇄회로기판부재로 이루어진다.

상기 안내지지부(150)는 상기 렌즈 배럴(110)을 광축방향으로 안내지지하도록 상기 렌즈 배럴(110)에 형성된 한쌍의 안내돌출턱(116,116)과 마주하는 한쌍의 안내턱(154,154)을 포함한다.

이러한 한쌍의 안내턱(154,154)은 상기 렌즈 배럴(110)의 일측 평면부에 구비되는 자성체(162)와 대응하는 배럴 하우징(120)의 내측면에 구비될 수 있다.

이러한 한쌍의 안내턱(154,154)은 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 배럴 하우징(120)의 일측에 개구형성된 개구부(125a)를 덮어 밀폐하거나 개방하도록 착탈가능하게 조립되는 분리벽(151)의 양단 내측면에 구비될 수 있다.

그리고, 상기 렌즈 배럴(110)의 좌우양측에 형성된 안내돌출턱(116,116)과 상기 안내턱(154,154)사이에는 강구와 같은 적어도 하나의 마찰저감부재(156,156)를 배치한다.

상기 안내턱(154,154)의 상단에는 상기 렌즈 배럴(110)에 형성된 안내돌출턱(116,116)의 상단과 간섭되어 상기 렌즈 배럴의 상향이동을 제한하여 커버부(130)와의 접촉을 방지하도록 돌출형성된 걸림턱(154b,154b)을 구비하는 것이 바람직하다.

이에 따라, 상기 안내돌출턱(116,116)과 안내턱(154,154)의 안내홈(154a)사이에 개재되는 마찰저감부재(156,156)에 의해서 고정부재인 배럴 하우징(120)에 대하여 이동부재인 렌즈 배럴(110)의 광축방향 이동시 발생하는 마찰저항 및 마찰력을 최소화할 수 있다.

또한, 상기 안내지지부(150)는 상기 안내돌출턱(116,116)과 안내턱(154,154)의 안내홈사이에 마찰저감부재(156)를 구비하여 렌즈 배럴(110)을 광축방향으로 안내지지하는 것으로 도시하고 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며 렌즈 배럴에 형성된 안내홈과 이에 안내이동가능하도록 조립되는 안내턱으로 구비되거나 렌즈 배럴에 구비되는 안내수직축과 이에 조립되는 안내공으로 구비될 수 있다.

상기 구동부(160)는 상기 렌즈 배럴(110)의 일측에 구비된 자성체(162)에서 발생하는 자기력과 상기 배럴 하우징(120)의 일측에 구비되는 기판부(166)의 코일(164)에서 발생하는 전기장간의 상호작용에 의해서 상기 렌즈 하우징(120)을 광축방향으로 구동시키는 외력을 발생시키는 것이다.

상기 코일(164)은 상기 배럴 하우징의 일측 외벽이나 분리벽에 관통형성된 코일노출공(125)를 통해 노출되도록 상기 배럴 하우징(120)의 일측 외벽이나 분리벽의 외측에 고정설치되는 측면기판(166)의 내측면에 전기적으로 탑재되고, 이러한 측면기판(166)은 상기 메인기판(140)의 접속단자와 전기적으로 접속된다.

상기 코일(164)이 탑재되는 측면기판(166)에는 광축방향으로 이동하는 렌즈 배럴(110)의 위치를 감지하여 제어할 수 있도록 홀센서와 구동드라이버 및 캐패시터와 같은 전자부품(168)을 구비할 수 있다.

상기 센서부(170)는 상기 배럴 하우징의 개방된 상부를 덮는 커버부(130)의 모서리부에 관통형성되는 적어도 하나의 관통공(171,172)과 대응하는 상기 메인기판(140)에 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 센서(173,174)를 갖추어 상기 관통공을 통해 외부로부터 유입되는 빛을 감지하는 것이다.

이때, 상기 관통공(171,172)을 통해 외부로부터 유입되거나 외부로 출사되는 빛은 상기 이미지센서의 수광영역과 서로 간섭되지 않도록 광경로를 설계하는 것이 바람직하다.

이러한 센서부(170)는 휴대단말기에 근접하는 외부물체의 근접여부를 감지하도록 전원인가시 빛을 발생시키는 에미터와 같은 발광센서(171)와, 외부물체에 반사된 빛을 수광하는 포토 트랜지스터와 같은 수광센서(172)를 포함하는 광학 근접센서로 이루어질 수 있다.

또한, 이러한 센서부(170)는 상기 커버부(130)의 관통공(171,172)을 통해 외부로부터 유입되는 빛의 밝기를 검지하여 감지신호를 발생시키는 적어도 하나의 조도센서로 구비되거나 상기 관통공을 통해 외부의 온도를 검지하는 적어도 하나의 온도센서로 구비되거나 상기 관통공을 통해 외부의 습도를 검지하는 습도센서로 구비될 수 있다.

이러한 카메라 모듈(100)을 케이스(201) 내부에 내장한 휴대 단말기(200)에서 상기 관통공을 관통형성한 커버부(130)는 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 케이스(201)에 관통형성된 카메라 노출공(202)을 통해 외부로 노출되기 때문에, 외부물체에 반사된 빛을 감지하는 광학식 근접센서에 의해서 사용자의 귀나 볼이 근접하는 것을 감지하여 터치시 작동하게 되는 터치 스크린의 오작동을 방지하는 기능을 수행할 수 있는 한편, 사용환경 주변의 밝기를 감지하여 디스플레이의 화면 밝기를 제어하는 기능을 수행할 수 있는 것이다.

그리고, 상기 커버부(130)의 모서리에 관통형성되는 관통공(173,174)과 상기 메인기판(140)의 상부면에 탑재되는 센서(171,172)사이에는 전원인가시 발생된 빛을 외부로 안내하고, 외부에서 유입되는 빛을 안내하여 광손실을 방지할 수 있도록 도파관과 같은 광가이드(175,176)를 구비하는 것이 바람직하다.

이러한 광가이드(175,176)은 상기 관통공(173,174)과 상기 센서(171,172)사이에 해당하는 배럴 하우징(120)의 내부벽에 관통형성되어 광경로를 형성하는 광안내공(175a,176a)으로 이루지거나 상기 광안내공(175a,176a)에 대응 삽입되어 배치되는 일정길이의 도파관(175b,176b)으로 이루어질 수 있다.

이에 따라, 상기 센서부(170)의 발광센서(171)에서 발생한 빛은 상기 광가이드(175) 및 이에 대응하는 관통공(173)을 통해 외부로 출사되어 외부물체에 반사된 다음, 다른 관통공(174) 및 이에 대응하는 다른 광가이드(176)를 통해 내부로 진입되어 수광센서(172)에 수광되어 검지하는 센싱과정에서 크로스토크 불량을 줄여 센싱 신뢰성을 높일 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

110 : 렌즈 배럴
112 : 렌즈공
114 : 평면부
120 : 배럴 하우징
125 : 개구부
130 : 커버부
140 : 메인기판
150 : 안내지지부
154 : 안내턱
156 : 마찰저감부재
160 : 구동부
162 : 자성체
164 : 코일
166 : 측면기판
170 : 센서부
171 : 발광센서
172 : 수광센서
173, 174 : 관통공
175,176 : 광가이드
175a,176a : 광안내공
175b,176b : 도파관

Claims (8)

1. 적어도 하나의 렌즈를 구비하는 렌즈 배럴;
   상기 렌즈 배럴을 내부수용하는 배럴 하우징;
   상기 렌즈배럴을 노출시키는 노출공을 관통형성하여 상기 배럴 하우징의 개방된 일측을 덮는 커버부 ;
   상기 렌즈 배럴과 대응하는 이미지센서를 탑재하여 상기 배럴 하우징의 개방된 타측에 조립되는 메인기판 ;
   상기 커버부에 관통형성되는 적어도 하나의 관통공과 대응하는 상기 메인기판에 적어도 하나의 센서를 갖추어 상기 관통공을 통해 외부로부터 유입되는 빛을 감지하는 센서부 ; 를 포함하는 센서를 갖는 카메라 렌즈 모듈.
2. 제1항에 있어서,
   상기 센서부는 외부물체의 근접여부를 감지하도록 상기 관통공을 통해 방출되는 빛을 발생시키는 발광센서와, 외부물체에 반사된 빛을 다른 관통공을 통해 수광하는 수광센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서를 갖는 카메라 렌즈 모듈.
3. 제1항에 있어서,
   상기 센서부는 상기 관통공을 통해 유입되는 빛의 밝기를 검지하는 조도센서, 상기 관통공을 통해 습도를 검지하는 습도센서, 상기 관통공을 통해 온도를 검지하는 온도센서 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서를 갖는 카메라 렌즈 모듈.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 관통공과 상기 센서사이에는 빛을 안내하는 광가이드를 추가 포함하는 것을 특징으로 하는 센서를 갖는 카메라 렌즈 모듈.
5. 제4항에 있어서,
   상기 광가이드는 상기 관통공과 상기 센서사이에 해당하는 배럴하우징의 내부벽에 관통형성된 광안내공을 포함하는 것을 특징으로 하는 센서를 갖는 카메라 렌즈 모듈.
6. 제4항에 있어서,
   상기 광가이드는 상기 관통공과 상기 센서사이에 해당하는 배럴하우징의 내부벽에 관통형성된 광안내공과, 상기 광안내공에 삽입배치되는 도파관을 포함하는 것을 특징으로 하는 센서를 갖는 카메라 렌즈 모듈.
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 렌즈 배럴을 광축방향으로 안내지지하는 안내지지부를 추가 포함하는 것을 특징으로 하는 센서를 갖는 카메라 렌즈 모듈.
8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 메인기판과 전기적으로 연결되는 기판부에 탑재된 코일의 전기장과 상기 렌즈 배럴에 구비된 자성체의 자기력간의 상호작용에 의해서 상기 렌즈 배럴을 광축방향으로 구동시키는 구동부를 추가 포함하는 것을 특징으로 하는 센서를 갖는 카메라 렌즈 모듈.
   

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