KR20220055732A - 렌즈 모듈 및 이를 포함하는 카메라 모듈 - Google Patents

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KR20220055732A
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Abstract

일 실시 예에 따른 카메라 모듈은, 적어도 하나의 렌즈; 상기 적어도 하나의 렌즈를 수용하는 렌즈 배럴; 및 상기 렌즈 배럴의 광축 방향에 배치되는 이미지 센서를 포함하고, 상기 렌즈 배럴은 내부면 일부에 광축까지 직선거리가 원주방향을 따라 변하는 톱니부를 포함하고, 상기 렌즈 배럴에서 상기 톱니부가 형성된 부분의 위치는 상기 이미지 센서의 결상면 중 광축으로부터 지정된 거리보다 멀리 있는 부분의 위치에 대응할 수 있다.

Description

렌즈 모듈 및 이를 포함하는 카메라 모듈{lens module and camera module having the same}
본 발명은 렌즈 모듈 및 이를 포함하는 카메라 모듈에 관한 것이다.
최근에는 스마트폰과 같은 이동 통신단말기에 카메라 모듈이 기본적으로 설치되고 있다. 이러한 카메라 모듈에는 복수의 렌즈가 구비되며, 복수의 렌즈를 통과한 광은 이미지 센서에 집광되어 이미지를 형성하게 된다.
피사체로부터 반사되어 카메라 모듈의 내부로 입사되는 광은 복수의 렌즈를 통과하면서 굴절되는데, 이때 굴절된 광이 카메라 모듈의 렌즈 배럴의 내부면에서 반사될 수가 있으며, 이러한 반사 광이 이미지 센서에 입사될 경우에는 플레어(Flare) 현상이 발생하게 된다.
플레어 현상이 발생할 경우에는 촬영된 영상이 부옇게 되거나 둥근 흰 반점이 나타나는 등 촬영된 영상의 품질이 저하된다. 특히, 최근의 소형화 추세에 따라 카메라 모듈의 각 부품의 사이즈가 줄어들고 있고, 이에 따라 카메라 모듈의 내부에서 의도하지 않은 반사 광이 발생하는 빈도가 늘어나고 있는 문제가 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 목적은 렌즈 모듈의 내부로 입사되는 광이 렌즈 배럴의 내부면에 반사되어 플레어 현상을 유발하는 것을 방지할 수 있는 렌즈 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명은 플레어를 방지하거나 억제할 수 있는 기능을 하면서도, 그 크기가 크지 않은 렌즈 배럴을 제공하는데 그 목적이 있다.
일 실시 예에 따른 카메라 모듈은, 적어도 하나의 렌즈; 상기 적어도 하나의 렌즈를 수용하는 렌즈 배럴; 및 상기 렌즈 배럴의 광축 방향에 배치되는 이미지 센서를 포함하고, 상기 렌즈 배럴은 내부면 일부에 광축까지 직선거리가 원주방향을 따라 변하는 톱니부를 포함하고, 상기 렌즈 배럴에서 상기 톱니부가 형성된 부분의 위치는 상기 이미지 센서의 결상면 중 광축으로부터 지정된 거리보다 멀리 있는 부분의 위치에 대응할 수 있다.
일 실시 예에 따른 카메라 모듈은, 적어도 하나의 렌즈; 상기 적어도 하나의 렌즈의 일측에 구비되는 스페이서; 상기 적어도 하나의 렌즈를 수용하는 렌즈 배럴; 및 상기 렌즈 배럴의 광축 방향에 배치되는 이미지 센서를 포함하고, 상기 스페이서는 내부면 일부에 광축까지 직선거리가 원주방향을 따라 변하는 톱니부를 포함하고, 상기 스페이서에서 상기 톱니부가 형성된 부분의 위치는 상기 이미지 센서의 결상면 중 광축으로부터 지정된 거리보다 멀리 있는 부분의 위치에 대응할 수 있다.
일 실시 예에 따른 카메라 모듈은, 적어도 하나의 렌즈; 상기 적어도 하나의 렌즈를 수용하는 렌즈 배럴; 상기 렌즈 배럴의 광축 방향에 배치되는 이미지 센서; 및 상기 렌즈 배럴에 결합하고 상기 적어도 하나의 렌즈가 렌즈 배럴로부터 분리되지 않게 해주는 링 부재;을 포함하고, 상기 링 부재은 내부면 일부에 광축까지 직선거리가 원주방향을 따라 변하는 톱니부를 포함하고, 상기 링 부재에서 상기 톱니부가 형성된 부분의 위치는 상기 이미지 센서의 결상면 중 광축으로부터 지정된 거리보다 멀리 있는 부분의 위치에 대응할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 렌즈 모듈은 렌즈 모듈의 내부로 입사되는 광이 렌즈 배럴의 내부면에 반사되어 플레어 현상을 유발하는 것을 방지할 수 있다.
또, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 배럴의 크기를 증가시키지 않거나 비교적 적게 증가시키고도 플레어 현상을 방지하거나 억제할 수 있는 렌즈 배럴이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈의 단면도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 렌즈 배럴을 도시한 절개 사시도이다.
도 3은 제1 실시 예에 따른 렌즈 배럴의 배면도이다.
도 4는 제2 실시 예에 따른 렌즈 배럴의 배면도이다.
도 5는 제1 실시 예에 따른 스페이서의 평면도이다.
도 6은 제2 실시 예에 따른 스페이서의 평면도이다.
도 7은 일 실시 예에서 링 부재를 포함하는 렌즈 모듈을 도시한다.
도 8은 일 실시 예에서 톱니부에 의한 플레어 방지원리를 도시한다.
도 9는 일 실시 예에 따른 광학요소에 구비된 톱니부의 형태를 도시한 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시 예에 제한되지 아니한다.
예를 들어, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 구성요소의 추가, 변경 또는 삭제 등을 통하여, 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
아울러, 명세서 전체에서, 어떤 구성이 다른 구성과 '연결'되어 있다 함은 이들 구성들이 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 구성을 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함하는 것을 의미한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
방향에 대한 용어를 정의하면, 광축 방향은 렌즈 배럴(10)을 기준으로 상하 방향을 의미하고, 원주 방향은 렌즈 배럴(10)의 둘레 방향(시계방향 또는 반시계방향 모두 포함)을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈은 렌즈 모듈(100), 하우징(200) 및 이미지 센서 모듈(300)을 포함한다.
렌즈 모듈(100)은 하우징(200)에 수용된다. 일 예로, 하우징(200)은 상부와 하부가 개방된 형상이며, 하우징(200)의 내부 공간에 렌즈 모듈(100)이 수용된다.
하우징(200)의 하부에는 이미지 센서 모듈(300)이 배치된다. 이미지 센서 모듈(300)은 렌즈 모듈(100)을 통해 입사된 광을 전기 신호로 변환하는 장치이다. 일 예로, 이미지 센서 모듈(300)은 인쇄회로기판(310), 인쇄회로기판(310)에 연결되는 이미지 센서(330)를 포함할 수 있고, 적외선 필터(350)를 더 포함할 수 있다.
적외선 필터(350)는 렌즈 모듈(100)을 통해 입사된 광 중에서 적외선 영역의 광을 차단하는 역할을 한다.
이미지 센서(330)는 렌즈 모듈(100)을 통해 입사된 광을 전기 신호로 변환한다. 일 예로 이미지 센서(330)는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)일 수 있다. 이미지 센서(330)에 의해 변환된 전기 신호는 휴대가능한 전자기기의 디스플레이부를 통해 영상으로 출력된다.
이미지 센서(330)는 인쇄회로기판(310)에 고정되며, 와이어 본딩에 의하여 인쇄회로기판(310)과 전기적으로 연결된다.
렌즈 모듈(100)은 렌즈 배럴(10) 및 렌즈 배럴(10)의 내부에 배치되는 복수의 렌즈(L)를 포함한다. 렌즈 배럴(10)은 피사체를 촬상하는 적어도 하나의 렌즈(L)가 내부에 수용될 수 있도록 원통 형상일 수 있으며, 적어도 하나의 렌즈(L)는 광축을 따라 렌즈 배럴(10)의 내부에 배치된다.
적어도 하나의 렌즈(L)는 광학부 및 플랜지부를 포함한다. 광학부는 피사체로부터 반사된 광을 굴절시키는 구성일 수 있고, 플랜지부는 렌즈를 렌즈 배럴(10)에 고정시키는 구성일 수 있다.
렌즈(L)가 복수 개 배치될 경우, 복수의 렌즈(L)는 각각 그 직경이 서로 상이할 수 있으며, 렌즈 배럴(10)은 다양한 직경으로 이루어진 복수의 렌즈(L)를 수용하도록 그 내부면이 단차지게 형성될 수 있다.
일 예로, 렌즈 배럴(10)은 다양한 크기의 내경을 갖도록 형성될 수 있다.
한편, 도 1을 참조하면, 본 실시 예에서는 피사체에 가까운 쪽으로부터 순서대로 3개의 렌즈(L1, L2, L3)가 도시되나, 렌즈의 개수에 본 발명의 사상이 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 구현하고자 하는 해상도에 따라 5매 이하의 렌즈로 구성되거나 그 이상의 렌즈를 더 포함할 수 있다.
복수의 렌즈(L)는 렌즈 배럴(10)의 내부에 순차적으로 적층되어 구성될 수 있으며, 복수의 렌즈(L) 사이에는 렌즈 사이의 간격을 유지시키고, 불필요한 광을 차단하도록 스페이서가 배치될 수 있다.
스페이서에는 불필요한 광을 차단할 수 있도록 차광 물질이 코팅되거나 차광 필름이 부착될 수 있다. 또한, 스페이서는 불투명 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 스페이서는 구리 또는 알루미늄 등의 비철금속으로 제작될 수 있다.
한편, 피사체로부터 반사되어 렌즈 배럴(10)의 내부로 입사되는 광은 복수의 렌즈(L)를 통과하면서 굴절되는데, 이때 굴절된 광이 렌즈 배럴(10)의 내부면에서 반사될 수가 있으며, 이러한 반사 광이 이미지 센서(330)에 입사될 경우에는 플레어(Flare) 현상이 발생할 수 있다.
플레어 현상이 발생할 경우에는 촬영된 영상이 부옇게 되거나 둥근 흰 반점이 나타나는 등 촬영된 영상의 품질이 저하된다. 특히, 최근의 소형화 추세에 따라 렌즈 모듈(100)의 각 부품의 사이즈가 줄어들고 있고, 이에 따라 렌즈 배럴(10)의 내부에서 의도하지 않은 반사 광이 발생하는 빈도가 늘어나고 있는 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 렌즈 모듈(100)은 렌즈 배럴(10)의 내부면에서 광이 반사되더라도 반사 광에 의해 플레어(Flare) 현상이 발생되는 것을 방지하도록 구성된다.
일 예로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 렌즈 모듈(100)은 렌즈 배럴(10)의 내부면과 광축(O) 사이의 직선거리가 원주 방향을 따라 변하도록 구성된다.
따라서, 렌즈 배럴(10)의 내부면은 광이 반사될 경우에 광의 반사 위치에 따라서 광이 반사되는 각도가 상이하도록 구성된다.
렌즈 배럴(10)의 내부면 중 적어도 일부에는 원주 방향으로 볼록, 오목 형상이 반복적으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 렌즈 배럴(10)의 내부면에는 광축(O)을 향하여 돌출된 복수의 돌기부(13)가 원주 방향을 따라 형성될 수 있다. 복수의 돌기부(13)는 각각 광축 방향으로 길이를 가지며, 각각의 돌기부(13)의 표면은 곡률을 갖는 곡면일 수있다. 볼록한 곡면을 갖는 돌기부(13)가 원주 방향을 따라 복수 개 형성되므로, 각각의 돌기부(13) 사이에는 엣지부(14)가 형성된다.
다른 실시 예로서, 렌즈 배럴(10)의 내부면에는 광축(O)을 향하여 돌출된 돌기부(13) 및 광축(O)에서 멀어지도록 오목하게 형성된 홈부(15)가 원주 방향을 따라 교대로 형성될 수 있다. 돌기부(13) 및 홈부(15)는 복수 개가 형성되고, 이에 따라 렌즈 배럴(10)의 내부면 중 적어도 일부에는 볼록, 오목 형상이 원주 방향을 따라 반복적으로 형성될 수 있다.
렌즈 배럴(10)의 내부면 중 적어도 일부는 요철 형상일 수 있다. 렌즈 배럴(10)의 내부면 중 적어도 일부가 요철 형상으로 형성되므로, 광이 반사될 경우 광의 반사 위치에 따라 광의 반사 각도가 상이해질 수 있다. 따라서, 렌즈 배럴(10)의 내부면에서 반사된 광은 산란되며, 이에 따라 렌즈 배럴(10)의 내부에서 의도하지 않은 반사 광으로 인해 플레어 현상이 발생하는 것을 개선할 수 있다.
도 2는 일 실시 예에 따른 렌즈 배럴을 도시한 절개 사시도이다. 도 3은 제1 실시 예에 따른 렌즈 배럴의 배면도이다. 도 4는 제2 실시 예에 따른 렌즈 배럴의 배면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 렌즈 배럴(10)의 내부면(11)에서 반사된 광이 산란되도록 렌즈 배럴(10)의 내부면(11) 중 적어도 일부는 렌즈 배럴(10)의 원주 방향을 따라 내경이 변하도록 형성된다. 예를 들어, 렌즈 배럴(10)의 내부면(11) 일부에 톱니부(12)가 구비될 수 있다.
톱니부(12)가 구비된 곳에서 렌즈 배럴(10)의 내부면(11)과 광축(O) 사이의 직선거리는 원주 방향을 따라 변하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 렌즈 배럴(10)의 내부면(11) 중 톱니부(12)에서는 원주 방향으로 볼록, 오목 형상이 반복적으로 형성될 수 있다. 따라서, 렌즈 배럴(10)의 톱니부(12)와 광축(O) 사이의 직선거리는 원주 방향을 따라 반복적으로 변하도록 구성된다.
또한, 톱니부(12) 중 볼록한 부분과 광축(O) 사이의 직선거리(R1)와, 오목한 부분과 광축(O) 사이의 직선거리(R2)는 서로 다르게 형성된다. 톱니부(12) 중 볼록한 부분과 광축(O) 사이의 직선거리(R1)는 오목한 부분과 광축(O) 사이의 직선거리(R2)보다 짧을 수 있다.
렌즈 배럴(10)의 톱니부(12)에는 복수의 돌기부(13)가 형성되고, 각각의 돌기부(13) 사이에는 엣지부(14)가 형성된다.
렌즈 배럴(10)의 내부면(11) 중 볼록한 부분은 복수의 돌기부(13)가 형성된 부분일 수 있고, 렌즈 배럴(10)의 내부면(11) 중 오목한 부분은 복수의 엣지부(14)가 형성된 부분일 수 있다.
복수의 돌기부(13) 및 복수의 엣지부(14)는 렌즈 배럴(10)의 내부면(11)에서 원주 방향을 따라 교대로 배치될 수 있다. 따라서, 렌즈 배럴(10)의 톱니부(12)는 복수의 돌기부(13) 및 복수의 엣지부(14)에 의하여 원주 방향으로 요철 형상을 갖도록 형성된다.
또한, 복수의 돌기부(13) 및 복수의 엣지부(14)는 각각 광축 방향으로 길이를 갖도록 형성된다. 도 1 내지 도 4에는 복수의 엣지부(14)가 광축 방향으로 길이를 갖는 하나의 선 형태로 도시되었으나, 이와는 달리 복수의 엣지부(14)가 광축 방향으로의 길이와 광축에 수직한 방향으로의 너비를 갖는 형상일 수도 있다.
복수의 엣지부(14)가 너비를 갖는 형상일 경우에는 복수의 돌기부(13) 각각의 너비는 복수의 엣지부(14) 각각의 너비보다 클 수 있다.
톱니부(12)는 복수의 렌즈(L) 중에서 이미지 센서(330, 또는 상 측)에 가장 가깝게 위치한 렌즈(L3)에 인접한 렌즈 배럴(10)의 내부면(11)에 형성될 수 있다. 이 경우 톱니부(12)는 렌즈 배럴(10)의 내경이 가장 큰 부분에 형성될 수 있다.
한편, 렌즈 배럴(10)은 제조과정에서 사출을 용이하게 하거나 외형변화를 최소화하기 위해 일정한 두께 이상을 가지도록 설계된다. 톱니부(12)가 렌즈 배럴(10)의 내측으로 돌출되면 톱니부(12)가 렌즈 배럴(10) 내부를 지나가는 광과 간섭될 수 있기 때문에 톱니부(12)에서 광축을 향해 가장 돌출된 부분과 광축 사이의 거리를 줄일 수 있는 설계적 여유가 작다. 결국 렌즈 배럴(10)에 톱니부(12)가 추가될 경우 렌즈 배럴(10)의 외경이 더 커질 수 있다.
일 실시 예에서 톱니부(12)는 렌즈 배럴(10)의 내부면(11)에 원주방향을 따라, 360도 배치되는 대신, 일부 구간에만 배치될 수 있고, 이에 따라 렌즈 배럴(10)의 외경 증가(또는 렌즈 배럴(10)의 외경의 과도한 증가)없이 플레어가 방지되거나 최소화될 수 있다. 이때, 톱니부(12)를 렌즈 배럴(10)의 어느 부분에 배치시킬 지가 문제되는데, 이는 이미지 센서(330)에서 플레어가 결상되는 위치와 관련된다.
도 3을 참고하면, 렌즈 배럴(10)과 이미지 센서(330)의 결상면(331)이 광축 방향으로 배열될 수 있다. 렌즈 배럴(10)의 중심축(즉, 광축)과 결상면(331)의 중심(O)은 서로 일치할 수 있다. 도 3에서 결상면(331)이 렌즈 배럴(10)보다 작게 도시되나 이는 설명의 편의를 위한 것으로서, 본 개시의 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 결상면(331)의 대각길이는 렌즈 배럴(10)의 직경보다 클 수 있다.
본 개시에서 결상면(331)의 중심(O)에서 가장 멀리 떨어진 부분까지 거리는 최대 상고(1.0[F])로 정의될 수 있다. 여기서 결상면(331)의 중심(O)은 광축과 일치할 수 있다. 결상면(331)의 특정 부분이 결상면(331)의 중심(O)에서 떨어진 거리는 최대상고를 기준으로 표현될 수 있다. 결상면(331) 중 임의의 지점의 중심(O)으로부터 거리는 a[F]로 표현되고, 이때 a는 0이상 1이하의 값을 가질 수 있다. 예를 들어, 결상면(331) 중 중심(O)에서 가장 멀리 떨어진 부분(즉, 모서리)의 위치는 1.0[F]로 표현될 수 있다. 다른 예를 들어, 결상면(331)의 중심(O)은 0.0[F]로 표현될 수 있다.
일 실시 예에서 톱니부(12)가 구비되는 위치는 결상면(331) 중 플레어가 생기는 부분에 대응할 수 있다. 예를 들어, 만약 개선하고자 하는 플레어가 0.9[F] 이후에 결상되는 플레어라면, 렌즈 배럴(10)에서 톱니부(12)가 배치되는 위치는 결상면(331) 중 0.9[F] 바깥의 영역에 대응할 수 있다.
이하에서 결상면(331) 중 플레어 발생을 억제하고자 하는 부분은 목표영역(332)으로 지칭될 수 있다 즉, 0.9[F] 이후에 결상되는 플레어를 억제하고자 하는 경우, 목표영역(332)은 결상면(331) 중 0.9[F]보다 멀리 떨어진 영역에 해당한다. 본 개시에서 결상면(331) 중 플레어 발생을 억제하고자 하는 부분(또는 목표영역(332))은 광축으로부터 지정된 거리(예를 들어, 0.9[F])보다 멀리 있는 부분으로 지칭될 수 있다.
일 실시 예에서 렌즈 배럴(10)의 톱니부(12)는 이미지 센서(330)의 목표영역(332)에 대응하는 위치에 형성될 수 있다. 일 실시 예에서 톱니부(12)가 형성된 부분의 위치는 이미지 센서(330)의 결상면(331) 중 광축으로부터 지정된 거리(또는 반경)(R)보다 멀리 있는 부분의 위치에 대응할 수 있다.
일 실시 예에서 이미지 센서(330)의 결상면(331)에서 광축으로부터 지정된 거리(R)보다 멀리 있는 부분(또는 목표영역(332))은 광축 기준 원주방향으로 특정 각도 구간 내에 위치될 수 있다. 그리고 톱니부(12)는 렌즈 배럴(10)의 내부면(11) 중 광축 기준 원주방향으로 상기 특정 각도 구간에 대응하는 위치에 구비될 수 있다.
도 3을 참고하면, 결상면(331)에서 목표영역(332)은 a[F] 바깥 영역으로서 결상면(331)의 4개 모서리들(341, 342, 343, 344)에 각각 대응하는 4개 서브목표영역들(332a, 332b, 332c, 332d)로 구성된다. 우측상단의 제1모서리(341)에 대응하는 제1서브목표영역(332a)은 X축 기준으로 반시계 방향으로 제1각도(θ1)와 제2각도(θ2) 사이에 위치될 수 있다. 우측하단의 제2모서리(342)에 대응하는 제2서브목표영역(332b)은 X축 기준으로 시계 방향으로 제3각도(θ3)와 제4각도(θ4) 사이에 위치될 수 있다. 좌측상단의 제3모서리(343)에 대응하는 제3서브목표영역(332c)은 X축 기준으로 반시계 방향으로 제5각도(θ5)와 제6각도(θ6) 사이에 위치될 수 있다. 좌측하단의 제4모서리(344)에 대응하는 제4서브목표영역(332d)은 X축 기준으로 시계 방향으로 제7각도(θ7)와 제8각도(θ8) 사이에 위치될 수 있다.
일 실시 예에서 렌즈 배럴(10)의 내부면(11) 중 결상면(331) 중 목표영역(332)에 대응하는 영역에 톱니부(12)가 구비될 수 있다. 도 3을 참고하면 결상면(331)은 4개 모서리들(341, 342, 343, 344)에 대응하는 4개의 서브목표영역들(332a, 332b, 332c, 332d)을 포함하고, 따라서 톱니부(12)는 렌즈 배럴(10)의 내부면(11) 중 서로 구분되는 4개 영역들에 각각 구비될 수 있다.
제1서브목표영역(332a)에 대응하는 제1톱니부(12a)는 렌즈 배럴(10) 내부면(11) 중 X축 기준 반시계 방향으로 제1각도(θ1)와 제2각도(θ2) 사이의 영역에 구비될 수 있다. 제2서브목표영역(332b)에 대응하는 제2톱니부(12b)는 렌즈 배럴(10) 내부면(11) 중 X축 기준 시계 방향으로 제3각도(θ3)와 제4각도(θ4) 사이의 영역에 구비될 수 있다. 제3서브목표영역(332c)에 대응하는 제3톱니부(12c)는 렌즈 배럴(10) 내부면(11) 중 X축 기준 반시계 방향으로 제5각도(θ5)와 제6각도(θ6) 사이의 영역에 구비될 수 있다. 제4서브목표영역(332d)에 대응하는 제4톱니부(12d)는 렌즈 배럴(10) 내부면(11) 중 X축 기준 반시계 방향으로 제7각도(θ7)와 제8각도(θ8) 사이의 영역에 구비될 수 있다.
일 실시 예에서 톱니부(12)가 구비되는 각도는 다음과 같이 결정될 수 있다. 가로가 세로보다 긴 사각형 결상면(331)의 가로길이가 A, 세로길이가 B 일 때 a[F]에 해당하는 반경(또는 거리) R은 a*SQRT((0.5*A)^2+(0.5*B)^2)이다. 제1각도(θ1)는 Arccos((0.5*A)/R)이고, 제2각도(θ2)는 Arcsin((0.5*B)/R)이다. 제3각도(θ3) 내지 제8각도(θ8)도 유사한 방식으로 계산될 수 있다.
일 실시 예에서 톱니부(12)가 구비되는 각도구간은 공차를 고려하여 정해질 수 있다. 제1톱니부(12a)가 (제1각도(θ1) - c)와 (제2각도(θ2) + c) 사이에 배치될 수 있다. 제2톱니부(12b)는 (제3각도(θ3) - c)와 (제4각도(θ4) + c) 사이에 배치될 수 있다. 제3톱니부(12c)는 (제5각도(θ5) - c)와 (제6각도(θ6) + c) 사이에 배치될 수 있다. 제4톱니부(12d)는 (제7각도(θ7) - c)와 (제8각도(θ8) + c) 사이에 배치될 수 있다. 이때 공차 c는 가공 정밀도, 금형 구조에 따라 달라질 수 있다.
도 4를 참고하면, 일 실시 예에서 목표영역(332)은 결상면(331) 중 대향하는 2개 변들(351, 352)에 각각 대응하는 2개의 서브목표영역들(332a, 332b)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 결상면(331)이 가로가 세로보다 긴 사각형일 때, 목표영역(332)은 결상면(331) 중 대향하는 2개 세로변들(351, 352)에 각각 대응하는 2개의 서브목표영역들(332a, 332b)을 포함할 수 있다. 목표영역(332)이 결상면(331) 중 a[F]보다 큰 부분이고 중심(O)에서 결상면(331)의 세로변(351 또는 352)까지 거리가 b[F]라고 상정할 때, a가 b보다 작으면 목표영역(332)은 2개의 세로변들(351, 352) 각각에 대응하는 2개의 서브목표영역들(332a, 332b)로 구성될 수 있다. a가 b보다 크고 1보다 작다면, 도 3과 마찬가지로, 목표영역(332)은 4개 모서리들(341, 342, 343, 344) 각각에 대응하는 4개의 서브목표영역들로 구성될 것이다.
도 4을 참고하면, 결상면(331)은 2개의 서브목표영역들(332a, 332b)을 포함할 수 있다. 플레어가 a[F] 바깥 영역에 생기는 경우, a[F] 바깥 부분이 목표영역(332)으로 정의될 수 있다. 결상면(331)은 가로 길이가 세로 길이보다 큰 사각형을 가지는데, 중심(O)에서 우측변까지 거리가 a[F]보다 큰 경우 목표영역(332)은 제1모서리(341)에서 제4모서리(344)를 모두 포함하는 제1서브목표영역(332a), 및 제2모서리(342)와 제3모서리(343)를 포함하는 제2서브목표영역(332b)으로 구성될 수 있다.
예를 들어, 결상면(331)이 가로폭이 4 단위길이이고 세로폭이 3 단위길이일 때, 0.8[F]에 대응하는 길이는 2 단위길이이다. 결상면(331)의 중심(O)에서 양측 세로변까지 거리는 2 단위길이이므로, 만약 0.8[F](또는 a[F], 0<a<0.8)보다 큰 영역에서 생기는 플레어를 제거하고자 하는 경우, 목표영역(332)은 세로변들(351, 352) 각각에 대응하는 2개의 서브목표영역들(332a, 332b)로 구성될 수 있다.
제1서브목표영역(332a)은 X축 기준으로 반시계 방향 제1각도(θ1)와 시계방향 제2각도(θ2) 사이에 위치될 수 있다. 제2서브목표영역(332b)은 X축 기준으로 시계 방향으로 제3각도(θ3)와 제4각도(θ4) 사이에 위치될 수 있다.
일 실시 예에서 렌즈 배럴(10)의 내부면(11) 중 결상면(331) 중 목표영역(332)에 대응하는 영역에 톱니부(12)가 구비될 수 있다. 결상면(331)은 2개의 서브목표영역들(332a, 332b)을 포함하고, 따라서 톱니부(12)는 렌즈 배럴(10)의 내부면(11) 중 서로 구분되는 2개의 영역들에 각각 구비될 수 있다.
제1서브목표영역(332a)에 대응하는 제1톱니부(12a)는 렌즈 배럴(10) 내부면(11) 중 X축 기준 반시계 방향으로 제1각도(θ1)와 시계방향 제2각도(θ2) 사이의 영역에 구비될 수 있다. 제2목표영역에 대응하는 제2톱니부(12b)는 렌즈 배럴(10) 내부면(11) 중 X축 기준 반시계 방향으로 제3각도(θ3)와 제4각도(θ4) 사이의 영역에 구비될 수 있다.
예를 들어, 가로가 긴 사각형 결상면(331)의 가로길이가 A, 세로길이가 B 일 때 a[F]에 해당하는 반경(또는 거리) R은 a*SQRT((0.5*A)^2+(0.5*B)^2)이다. 제1각도(θ1)와 제2각도(θ2)는 Arcsin((0.5*B)/R)이다. 제3각도(θ3) 및 제4각도(θ4)도 유사한 방식으로 계산될 수 있다.
도 5 및 도 6은 일 실시 예에서 렌즈들 사이에 구비되는 스페이서(20)를 도시한다. 도 7은 일 실시 예에서 링 부재(30)를 포함하는 렌즈 모듈을 도시한다.
도 5 내지 도 7에는 이미지 센서(330)의 결상면(331)이 함께 도시된다. 결상면(331)은 설명의 편의를 위해 스페이서나 링 부재의 관통부보다 작게 도시되었으며, 이는 결상면의 크기나 모양을 한정하지 않는다.
일 실시 예에서 카메라 모듈은 스페이서(20) 및/또는 링 부재(30)를 더 포함할 수 있다. 스페이서(20) 및/또는 링 부재(30)는 내부에 광축에 대응하는 관통부를 포함하며, 관통부를 향하는 내부면(21, 31) 일부에 톱니부(22, 32)가 구비될 수 있다. 일 실시 예에서 톱니부(22, 32)가 구비되는 위치는 도 3 및 도 4에서 설명된 것과 같은 원리로 결정될 수 있다.
도 5 및 도 6에 도시된 스페이서(20)는 렌즈들 사이에 구비될 수 있다. 일 실시 예에서 스페이서(20)는 내부면(21) 일부에 광축까지 직선거리가 원주방향을 따라 변하는 톱니부(22)를 포함할 수 있다. 스페이서(20)에서 톱니부(22)가 형성된 부분의 위치는 이미지 센서(330)의 결상면(331) 중 광축으로부터 지정된 거리(R)보다 멀리 있는 부분의 위치에 대응할 수 있다.
일 실시 예에서 이미지 센서(330)의 결상면(331)에서 광축으로부터 지정된 거리(R)보다 멀리 있는 부분은 광축 기준 원주방향으로 특정 각도 구간(예를 들어, 도 5의 θa 또는 도 6의 θb) 내에 위치되고, 톱니부(22)는 스페이서(20)의 내부면(21) 중 광축 기준 원주방향으로 특정 각도 구간에 대응하는 위치에 구비될 수 있다.
도 5를 참고하면, 일 실시 예에서 이미지 센서(330)는 사각형 결상면(331)을 가지고, 결상면(331)에서 지정된 거리(R)보다 멀리 있는 부분은 결상면(331)의 4개 모서리들(341, 342, 343, 344)에 대응하고, 톱니부(22)는 결상면(331)의 4개 모서리들(341, 342, 343, 344) 각각에 대응하는 위치들에 각각 구비될 수 있다.
도 6을 참고하면, 일 실시 예에서 이미지 센서(330)는 사각형 결상면(331)을 가지고, 결상면(331)에서 지정된 거리(R)보다 멀리 있는 부분은 결상면(331)에서 서로 마주보는 2개 변들(351, 352)에 대응하고, 톱니부(22)는 결상면(331)의 2개 변들(351, 352) 각각에 대응하는 위치들에 각각 구비될 수 있다.
도 5 또는 도 6을 참고하면, 스페이서(20)는 외측에 스페이서(20)의 방향을 나타낼 수 있는 구조를 추가로 포함할 수 있다.
스페이서(20)의 외측 가장자리가 원형으로 구비되는 경우, 스페이서(20)를 렌즈 배럴(10)에 조립할 때, 스페이서(20)의 내부면(21)에 구비된 톱니부(22)가 이미지 센서(330)의 목표영역(332)에 대응하도록 정렬하는 것이 곤란할 수 있다. 따라서 일 실시 예에서 스페이서(20)의 외측 가장자리는 비대칭적으로 구비될 수 있다.
일 실시 예에서 스페이서(20)는 외측면(23)에 적어도 하나의 컷부(24)를 포함할 수 있다. 컷부(24)는 스페이서(20)가 렌즈 배럴(10)에 조립될 때, 톱니부(22)가 결상면(331)의 목표영역(332)에 대응하는 위치로 정렬되도록 도울 수 있다.
예를 들어, 컷부(24)는 스페이서(20)의 외측면(23)이 직선으로 잘린 형태를 가질 수 있다. 다른 예를 들어, 컷부(24)는 스페이서(20)의 외측면(23) 중 일부가 스페이서(20) 중심 방향으로 오목하게 패인 형태를 가질 수 있다.
도 7을 참고하면, 렌즈 모듈은 렌즈(L), 렌즈 배럴(10), 및 링 부재(30)를 포함할 수 있다. 렌즈(L)는 원형 외주면을 포함하되, 외측면은 서로 마주보는 디컷부을 포함할 수 있다. 링 부재(30)는 렌즈(L)가 렌즈 배럴(10)에서 탈거되지 않게 도울 수 있다. 링 부재(30)는 관통부를 둘러싸는 내부면(31)의 일부에 톱니부(32)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서 이미지 센서(330)의 결상면(331)에서 광축으로부터 지정된 거리(R)보다 멀리 있는 부분은 광축 기준 원주방향으로 특정 각도 구간(θc) 내에 위치되고, 톱니부(32)는 링 부재(30)의 내부면(31) 중 광축 기준 원주방향으로 특정 각도 구간(θc)에 대응하는 위치에 구비될 수 있다.
일 실시 예에서 이미지 센서(330)는 사각형 결상면(331)을 가지고, 결상면(331)에서 지정된 거리(R)보다 멀리 있는 부분은 결상면(331)의 4개 모서리들(341, 342, 343, 344)에 대응하고, 톱니부(32)는 결상면(331)의 4개 모서리들(341, 342, 343, 344) 각각에 대응하는 위치들에 각각 구비될 수 있다.
도 7에 도시된 실시 예에서 톱니부(32)는 이미지 센서(330)의 4개 모서리들(341, 342, 343, 344)에 각각 대응하는 위치에 구비될 수 있다. 이미지 센서(330)의 결상면(331) 중 제거하고자 하는 플레어가 위치된 부분이 결상면(331)의 4개 모서리들(341, 342, 343, 344)에 대응할 수 있고, 이때, 목표영역(332)은 4개의 서브목표영역들로 구성될 수 있다. 그리고 링 부재(30)의 내부면(31) 중 4개의 서브목표영역들에 대응하는 위치에 톱니부(32)가 구비될 수 있다. 도시되지 않았으나, 목표영역(332)이 도 4와 같이 2개의 서브목표영역들로 구성되고, 톱니부(32)가 2개의 서브목표영역들에 대응하는 위치에 구비될 수 있다.
도 8은 일 실시 예에서 톱니부에 의한 플레어 방지원리를 도시한다.
도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 광학요소(예를 들어, 렌즈 배럴(10), 링 부재(30), 또는 스페이서(20))의 내부면(11) 중 특정 위치에서 광학요소의 내경이 일정할 경우에는 광학요소의 내부면(11)에서 반사된 광은 어느 한 점에 모이게 된다. 즉, 반사 광이 이미지 센서(330)(330)에 입사되면서 이미지 센서(330)(330)의 어느 한 점에 모이게 될 수 있고, 이러한 반사 광에 의하여 플레어 현상이 발생하게 된다.
그러나, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 광학요소의 내경이 원주 방향을 따라 변할 경우에는 광학요소의 내부면(11)에서 반사된 광이 어느 한 점에 모이지 않게 된다. 따라서 광학요소의 내부면(11)에서 광이 반사되더라도, 반사 광으로 인한 플레어 현상을 방지할 수 있게 된다.
즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 렌즈 모듈(100)에서는, 광학요소의 내부면(11)에서 반사된 반사 광이 어느 한 점에 모이지 않고, 여러 방향으로 흩어지게 된다.
따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 렌즈 모듈(100)에서는 복수의 렌즈(L)를 통과한 광이 광학요소의 내부면(11)에서 반사되더라도 반사 광에 의해 플레어 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라 촬영된 이미지의 품질을 향상시킬 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광학요소(예를 들어, 렌즈 배럴(10), 스페이서(20)), 또는 링 부재(30))에 구비된 톱니부의 형태를 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 복수의 돌기부(13) 및 복수의 엣지부(14)의 형상은 반사 광이 한 점에 모이지 않도록 광을 산란시키는 현상으로 형성될 수 있다.
일 예로, 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이 복수의 돌기부(13) 및 복수의 엣지부(14)는 뾰족하게 형성될 수 있다.
또는, 도 9의 (b) 또는 (c)에 도시된 바와 같이 광학요소의 내부면(11)에는 광축(O)을 향하여 돌출된 돌기부(13) 및 광축(O)에서 멀어지도록 오목하게 형성된 홈부(15)가 원주 방향을 따라 교대로 형성될 수 있다.
돌기부(13) 및 홈부(15)는 복수 개가 형성되고, 이에 따라 광학요소의 내부면(11) 중 적어도 일부에는 볼록, 오목 형상이 원주 방향을 따라 반복적으로 형성될 수 있다.
복수의 돌기부(13) 및 복수의 홈부(14)의 표면 중 적어도 하나는 기설정된 곡률을 가지는 곡면으로 형성될 수 있다.
복수의 돌기부(13) 및 복수의 홈부(14)의 표면이 모두 곡률을 갖는 곡면일 경우, 광학요소의 내부면(11) 중 복수의 돌기부(13) 및 복수의 홈부(14)가 서로 연결되는 부분에는 변곡점(Point of inflection, I)이 형성된다.
여기서, 변곡점(I)은 광학요소의 내부면(11) 중 볼록한 부분에서 오목한 부분으로 변하는 점(또는, 오목한 부분에서 볼록한 부분으로 변하는 점)을 의미할 수 있다.
한편, 광학요소의 내부면(11) 중 볼록한 부분(일 예로, 복수의 돌기부(13)가 형성된 부분)의 곡률(C1)과 오목한 부분(일 예로, 복수의 홈부(14)가 형성된 부분)의 곡률(C2)은 서로 다를 수 있다.
예를 들어, 광학요소의 내부면(11) 중 볼록한 부분(일 예로, 복수의 돌기부(13)가 형성된 부분)의 곡률(C1)이 오목한 부분(일 예로, 복수의 홈부(14)가 형성된 부분)의 곡률(C2)보다 작을 수 있다.
따라서, 각각의 돌기부(13)의 너비는 각각의 홈부(14)의 너비보다 클 수 있다. 여기서, 너비는 변곡점(I) 사이의 직선거리를 의미할 수 있다. 즉, 돌기부(13)의 양쪽에 형성된 변곡점(I) 사이의 직선거리를 돌기부(13)의 너비라 하고, 홈부(14)의 양쪽에 형성된 변곡점(I) 사이의 직선거리를 홈부(14)의 너비라 할 때, 돌기부(13)의 너비는 홈부(14)의 너비보다 클 수 있다.
각각의 돌기부(13)의 너비를 각각의 홈부(14)의 너비보다 크게 형성함으로써, 반사 광을 산란시키는 기능을 극대화할 수 있다.
이상의 실시 예를 통해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 렌즈 모듈은 렌즈 모듈의 내부로 입사되는 광이 플레어 현상을 유발하는 것을 방지할 수 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 실시 예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.
100: 렌즈 모듈
10: 렌즈 배럴
12: 톱니부
20: 스페이서
30: 링 부재
330: 이미지 센서
331: 결상면

Claims (16)

  1. 적어도 하나의 렌즈;
    상기 적어도 하나의 렌즈를 수용하는 렌즈 배럴; 및
    상기 렌즈 배럴의 광축 방향에 배치되는 이미지 센서를 포함하고,
    상기 렌즈 배럴은 내부면 일부에 광축까지 직선거리가 원주방향을 따라 변하는 톱니부를 포함하고,
    상기 렌즈 배럴에서 상기 톱니부가 형성된 부분의 위치는 상기 이미지 센서의 결상면 중 광축으로부터 지정된 거리보다 멀리 있는 부분의 위치에 대응하는 카메라 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이미지 센서의 결상면에서 광축으로부터 상기 지정된 거리보다 멀리 있는 부분은 광축 기준 원주방향으로 특정 각도구간 내에 위치되고,
    상기 톱니부는 상기 렌즈 배럴의 내부면 중 광축 기준 원주방향으로 상기 특정 각도 구간에 대응하는 위치에 구비되는 카메라 모듈.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 이미지 센서는 사각형 결상면을 가지고, 상기 결상면에서 상기 지정된 거리보다 멀리 있는 부분은 상기 결상면의 4개 모서리들에 대응하고,
    상기 톱니부는 상기 결상면의 4개 모서리들 각각에 대응하는 위치들에 각각 구비되는 카메라 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 지정된 거리보다 멀리 있는 부분으로서 상기 4개 모서리들에 각각 대응하는 부분은 광축 기준 제1각도구간, 제2각도구간, 제3각도구간, 및 제4각도구간에 위치되고,
    상기 톱니부는 상기 렌즈 배럴의 내부면 중 광축 기준 상기 제1각도구간, 상기 제2각도구간, 상기 제3각도구간, 및 상기 제4각도구간에 각각 구비되는 카메라 모듈.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 이미지 센서는 사각형 결상면을 가지고, 상기 결상면에서 지정된 거리보다 멀리 있는 부분은 상기 결상면에서 서로 마주보는 2개 변들에 대응하고,
    상기 톱니부는 상기 결상면의 2개 변들 각각에 대응하는 위치들에 각각 구비되는 카메라 모듈.
  6. 제6항에 있어서,
    상기 지정된 거리보다 멀리 있는 부분으로서 상기 2개 변들에 각각 대응하는 부분은 광축 기준 제1각도구간, 및 제2각도구간에 위치되고,
    상기 톱니부는 상기 렌즈 배럴의 내부면 중 광축 기준 상기 제1각도구간, 및 상기 제2각도구간에 각각 구비되는 카메라 모듈.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 톱니부는 광축방향으로 연장하고 상기 광축을 향해 돌출된 적어도 하나의 돌기부를 포함하는 카메라 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 톱니부는 상기 광축을 향하여 돌출된 돌기부 및 상기 광축에서 멀어지도록 오목하게 형성된 홈부가 상기 내부면 일부에 원주 방향을 따라 교대로 배치됨으로써 구현되는 렌즈 모듈.
  9. 적어도 하나의 렌즈;
    상기 적어도 하나의 렌즈의 일측에 구비되는 스페이서;
    상기 적어도 하나의 렌즈를 수용하는 렌즈 배럴; 및
    상기 렌즈 배럴의 광축 방향에 배치되는 이미지 센서를 포함하고,
    상기 스페이서는 내부면 일부에 광축까지 직선거리가 원주방향을 따라 변하는 톱니부를 포함하고,
    상기 스페이서에서 상기 톱니부가 형성된 부분의 위치는 상기 이미지 센서의 결상면 중 광축으로부터 지정된 거리보다 멀리 있는 부분의 위치에 대응하는 카메라 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 이미지 센서의 결상면에서 광축으로부터 상기 지정된 거리보다 멀리 있는 부분은 광축 기준 원주방향으로 특정 각도 구간 내에 위치되고,
    상기 톱니부는 상기 스페이서의 내부면 중 광축 기준 원주방향으로 상기 특정 각도 구간에 대응하는 위치에 구비되는 카메라 모듈.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 이미지 센서는 사각형 결상면을 가지고, 상기 결상면에서 상기 지정된 거리보다 멀리 있는 부분은 상기 결상면의 4개 모서리들에 대응하고,
    상기 톱니부는 상기 결상면의 4개 모서리들 각각에 대응하는 위치들에 각각 구비되는 카메라 모듈.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 이미지 센서는 사각형 결상면을 가지고, 상기 결상면에서 지정된 거리보다 멀리 있는 부분은 상기 결상면에서 서로 마주보는 2개 변들에 대응하고,
    상기 톱니부는 상기 결상면의 2개 변들 각각에 대응하는 위치들에 각각 구비되는 카메라 모듈.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 스페이서는 광축 기준 비대칭적인 컷부를 포함하고,
    상기 렌즈 배럴은 상기 컷부에 대응하는 구조를 포함하고,
    상기 구조는 상기 스페이서가 상기 렌즈 배럴에 특정 각도로 정렬시키는 카메라 모듈.
  14. 적어도 하나의 렌즈;
    상기 적어도 하나의 렌즈를 수용하는 렌즈 배럴;
    상기 렌즈 배럴의 광축 방향에 배치되는 이미지 센서; 및
    상기 렌즈 배럴에 결합하고 상기 적어도 하나의 렌즈가 렌즈 배럴로부터 분리되지 않게 해주는 링 부재;을 포함하고,
    상기 링 부재은 내부면 일부에 광축까지 직선거리가 원주방향을 따라 변하는 톱니부를 포함하고,
    상기 링 부재에서 상기 톱니부가 형성된 부분의 위치는 상기 이미지 센서의 결상면 중 광축으로부터 지정된 거리보다 멀리 있는 부분의 위치에 대응하는 카메라 모듈.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 이미지 센서의 결상면에서 광축으로부터 상기 지정된 거리보다 멀리 있는 부분은 광축 기준 원주방향으로 특정 각도 구간 내에 위치되고,
    상기 톱니부는 상기 링 부재의 내부면 중 광축 기준 원주방향으로 상기 특정 각도 구간에 대응하는 위치에 구비되는 카메라 모듈.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 이미지 센서는 사각형 결상면을 가지고, 상기 결상면에서 상기 지정된 거리보다 멀리 있는 부분은 상기 결상면의 4개 모서리들에 대응하고,
    상기 톱니부는 상기 결상면의 4개 모서리들 각각에 대응하는 위치들에 각각 구비되는 카메라 모듈.
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