KR20230034100A

KR20230034100A - 카메라 모듈

Info

Publication number: KR20230034100A
Application number: KR1020210117265A
Authority: KR
Inventors: 이민우; 황선민
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2021-09-02
Filing date: 2021-09-02
Publication date: 2023-03-09
Also published as: EP4398589A1; CN117941362A; WO2023033560A1

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은 렌즈를 수용하는 렌즈배럴, 상기 렌즈를 통과한 빛을 수광하는 센서, 상기 센서가 제1면에 배치되는 제1 기판, 상기 제1 기판과 이격되고, 하나 이상의 광원소자가 배치되는 제2 기판, 상기 렌즈배럴이 수용되는 제1홀을 포함하는 렌즈배럴 수용부와 상기 광원소자의 광 방출방향에 형성되는 제2홀을 포함하는 제1 바디, 및 상기 제1 바디와 결합되는 제2 바디를 포함하고, 상기 제1 기판 및 제2 기판은 상기 제1 바디와 상기 제2 바디가 형성하는 내부 공간에 배치되고, 상기 센서는 ToF 센서를 포함한다.

Description

카메라 모듈{Camera Module}

본 발명은 카메라 모듈에 관한 것으로, 보다 구체적으로 ToF 센서 및 광원이 서로 다른 기판에 배치되는 카메라 모듈에 관한 발명이다.

피사체(object)와의 거리 정보를 획득할 수 있는 깊이 영상(Depth image)을 획득하는 장치에 관한 연구가 최근 증가하는 추세이다.

이런 추세에 따라, 깊이 영상 획득 장치로 광시간비행(Time-of-Flight; ToF)모듈이 도입되었다. ToF 모듈은 광을 피사체에 조사한 후, 피사체로부터 반사되는 광이 수광부에 수광되기까지 광 비행시간을 측정하여 깊이영상을 획득한다.

도 1과 같이, 광원소자인 빅셀(VCSEL)에서 방출된 광이 피사체로부터 방출되어 렌즈를 통해 수광하는 센서에서 깊이 영상을 생성한다.

그러나, 발광부인 빅셀과 수광부인 렌즈 및 센서 사이의 거리에 따라 깊이 영상의 정확성이 달라진다. 빅셀과 ToF 센서가 가까우면 정확성이 높아지나, 거리가 지나치게 가까운 경우, 빅셀의 광 방출 화각에 렌즈가 걸리게 되는 문제가 있다. ToF 센서와 빅셀를 동일 기판 상에 형성하는 경우, 상기의 이유에 따라 모듈 사이즈 및 성능에 영향을 미친다. 또한, 빅셀의 발열이 센서에 영향을 미칠 수 있는 문제도 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, ToF 센서 및 광원이 서로 다른 기판에 배치되는 카메라 모듈을 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은 렌즈를 수용하는 렌즈배럴; 상기 렌즈를 통과한 빛을 수광하는 센서; 상기 센서가 제1면에 배치되는 제1 기판; 상기 제1 기판과 이격되고, 하나 이상의 광원소자가 배치되는 제2 기판; 상기 렌즈배럴이 수용되는 제1홀을 포함하는 렌즈배럴 수용부와 상기 광원소자의 광 방출방향에 형성되는 제2홀을 포함하는 제1 바디; 및 상기 제1 바디와 결합되는 제2 바디를 포함하고, 상기 제1 기판 및 제2 기판은 상기 제1 바디와 상기 제2 바디가 형성하는 내부 공간에 배치되고, 상기 센서는 ToF 센서를 포함한다.

또한, 상기 제1 기판과 제2 기판을 연결하는 연성기판을 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 바디는, 상기 렌즈배럴 수용부가 형성되는 제1 영역, 상기 제1 영역과 광축 방향으로 이격되어 상기 제2홀이 형성되는 제2 영역, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역을 연결하는 제3 영역을 포함하는 상판; 및 상기 상판으로부터 연장되는 측판을 포함하고, 상기 상판의 제1 영역과 제2 영역은 단턱을 형성할 수 있다.

또한, 상기 렌즈배럴 수용부는 상기 제1 영역 및 상기 제3 영역으로부터 연장되어 형성될 수 있다.

또한, 상기 렌즈배럴이 렌즈배럴 수용부에 수용될 때, 상기 렌즈배럴에 대응되는 위치에, 상기 렌즈배럴의 형상에 대응되어 상기 제2 영역 및 상기 제3 영역에 형성되는 함몰부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2홀의 단면은 사격형태이고, 상기 제2홀은 상기 광원소자의 광 방출 방향으로 단면적이 넓어지도록 경사지어 형성되되, 상기 제2홀의 경사진 4 개의 면 중 상기 함몰부에 인접한 면은 상기 함몰부의 형상에 따라 형성되는 리브를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2 바디는, 베이스; 및 상기 베이스로부터 수직으로 연장되는 측판을 포함하고, 상기 제2 바디의 측판은, 상기 베이스로부터 수직으로 연장되는 몸체부; 상기 몸체부로부터 연장되는 제1 연장부; 및 상기 제1 연장부와 이웃하여 상기 제2 바디의 측판으로부터 연장되고, 결합홀이 형성되는 제2 연장부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 바디의 측판은, 상기 제1 연장부에 대응하는 위치에 상기 제1 연장부가 수용되는 제1 수용부; 및 상기 제2 연장부에 대응하는 위치에 상기 제2 연장부가 수용되고, 상기 제2 연장부의 결합홀에 결합되는 돌기를 포함하는 제2 수용부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2 바디의 측판은, 하나의 상기 제1 연장부 및 상기 제1 연장부 양측에 형성되는 두 개의 제2 연장부를 포함하는 제1 측판; 및 하나의 상기 제2 연장부 및 상기 제2 연장부 양측에 형성되는 두 개의 제1 연장부를 포함하는 제2 측판을 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2홀의 단면적은 상기 광원소자의 단면적에 대응되고, 광 방출 방향으로 단면적이 넓어지도록 경사지어 형성될 수 있다.

또한, 상기 제2홀의 경사진 각도는 상기 광원 소자의 광 방출 각도에 대응될 수 있다.

또한, 상기 제2 바디는 히트싱크를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 바디 및 상기 제2 바디는, 광축과 수직인 방향으로 외부와 연결되는 커넥터 또는 전원이 연결되는 파워 커넥터가 통과하는 제3홀을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 센서와 광원 소자를 가까이 배치할 수 있어, ToF 카메라 모듈의 정확성을 높일 수 있다. 또한, 센서와 광원 소자를 서로 다른 기판에 형성하여 광원 소자의 발열에 의한 센서의 발멸 및 팽창을 최소화할 수 있어 고온해상력을 개선할 수 있다. 또한, 프론트 바디에 단턱을 형성하여 광원 소자의 화각걸림 문제를 해결하고 기구 사이즈 최소화가 가능하다. 나아가, 센서와 광원 소자를 서로 다른 기판에 형성함에도 센서와 광원 소자의 간격을 견고하게 유지할 수 있어, ToF 카메라 모듈의 신뢰도를 유지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 비교예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 제1 바디의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 제1 바디의 상면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 제1 기판의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 제1 내지 제3 기판이 결합 사시도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 제1 내지 제3 기판이 결합 측면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 제2 바디의 사시도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 제2 바디의 하부에서 바라본 사시도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 제2 연장부의 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합 또는 치환하여 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.

그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 '연결', '결합', 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 '연결', '결합', 또는 '접속'되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합', 또는 '접속'되는 경우도 포함할 수 있다.

또한, 각 구성 요소의 "상(위)" 또는 "하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, "상(위)" 또는 "하(아래)"는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라, 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위)" 또는 "하(아래)"로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 제1 바디의 사시도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 제1 바디의 상면도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 단면도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 제1 기판의 사시도이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 제1 내지 제3 기판이 결합 사시도이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 제1 내지 제3 기판이 결합 측면도이고, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 제2 바디의 사시도이고, 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 제2 바디의 하면 사시도이고, 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 제2 연장부의 사시도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈(100)은 바디, 복수의 기판, 렌즈, 센서, 및 광원 소자를 포함한다.

렌즈배럴(140)은 렌즈를 수용한다. 렌즈는 하나 이상의 렌즈를 포함할 수 있고, 렌즈배럴(140)에 수용되어, 제1 바디(110)의 렌즈배럴 수용부(111-4)에 수용될 수 있다. 렌즈는 렌즈 결상, 수차 보정, 또는 줌 기능을 고려하여 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 복수의 렌즈가 반복적으로 배열, 집합되어 마이크로 렌즈 어레이(Micro Lens Array, MLA)를 형성할 수 있다.

센서(150)는 상기 렌즈를 통과한 빛을 수광한다. 여기서, 센서(150)는 ToF 센서를 포함한다. ToF 센서는 비행시간을 측정하는 센서로, 광원 소자(160)로부터 방출되어 피사체로부터 반사되어 광이 수광되면, 광원소자에서 방출되어 수광되기까지의 시간을 이용하여 깊이 영상을 생성한다. ToF 센서는 거리 측정 방식에 따라 위상 차이를 이용하는 간접 ToF 센서(Indirect ToF, I-ToF)와 시간 차이를 직접 측정하는 직접 ToF 센서(Direct ToF, D-ToF)를 포함한다. 직접 ToF 센서는 LiDAR 센서라고도 한다. 센서(150)는 이미지 센서일 수 있고, RGB 센서를 포함할 수 있다.

광원 소자(160)는 광을 방출한다. 광원소자에서 방출되는 광은 적외선 또는 근적외선일 수 있다. 광원 소자(160)는 LED(Light Emitting Diode), LD(Laser Diode), SLD(Super Luminescent Diode)일 수 있다. 광원 소자(160)는 주파수가 변조된 빛을 물체에 조사하거나, 조사되는 광의 경로를 조절하거나, 패턴을 형성하기 위한 기타의 광학부재를 더 포함하여 구성될 수 있다. 광원 소자(160)는 복수의 광원 소자(161, 162)를 포함할 수 있다. 복수의 광원 소자(161, 162)는 어레이 형태로 배치될 수 있다.

광원 소자(160)는 빅셀을 포함할 수 있다. 빅셀(VCSEL)은 전기 신호를 광 신호로 변환하여 방출하는 수직 캐비티 표면 광방출 레이저로, 광을 방출하는 상부 표면에 수직한 방향으로 레이저를 방출한다.

센서(150)는 광원 소자(160)에서 방출되어 피사체로부터 반사되어 렌즈를 통해 수신하는 광을 이용하여 피사체까지의 거리를 측정하여 깊이 영상을 생성하고, 이미지 센서로부터 생성되는 RGB 이미지 및 깊이 영상을 이용하여 3D 이미지를 생성할 수 있다.

센서(150)는 제1 기판(131)에 배치되고, 광원 소자(160)는 제2 기판(132)에 배치된다. 여기서, 제1 기판(131)과 제2 기판(132)은 제1 바디(110)와 제2 바디(120)가 형성하는 내부 공간에 서로 이격되어 배치된다. 센서(150)와 광원 소자(160)가 서로 다른 기판에 형성되기 때문에, 서로에 대한 영향을 줄일 수 있다. 광원 소자(160)는 전기 신호를 광 신호로 변환하여 광을 방출함에 있어서, 열이 발생한다. 센서(150)는 이미지 센서로 열이 많이 발생하는 소자로, 열에 의해 성능이 열화될 수 있다. 센서(150)와 광원 소자(160)를 서로 다른 기판에 형성함으로써 광원 소자(160)에서 발생하는 열이 센서(150)에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.

제1 기판(131)과 제2 기판(132)은 연성기판을 통해 연결될 수 있다. 제1 기판(131)과 제2 기판(132)은 강성(rigid) 기판일 수 있고, 연성(flexible) 기판을 통해 연결될 수 있다. 제어부(미도시)로부터 제어 신호를 수신하거나, 제어 신호를 전달하기 위하여, 제1 기판(131)과 제2 기판(132)은 서로 연결될 수 있다. 제어부는 제1 기판(131) 내지 제2 기판(132)에 배치되어, 연성 기판인 제3 기판(133)을 통해 제어부가 배치되지 않은 다른 기판으로 제어 신호를 전달할 수 있다. 외부에 위치한 제어부로부터 제어 신호를 수신하는 경우, 제1 기판(131) 또는 제2 기판(132) 중 하나의 기판이 외부와 연결되는 커넥터(170)와 연결되고, 다른 기판은 외부와 연결되는 기판으로부터 제어 신호를 전달받을 수 있다.

제1 기판(131)과 제2 기판(132)은 연성기판인 제3 기판(133)과 커넥터를 통해 연결되거나, 기판 내부에 직접 연결될 수 있다. 제3 기판(133)이 연결되는 부분은 내부로 리브가 형성되어 제3 기판(133)이 휘어질 수 있는 공간을 형성할 수 있다. 제1 기판(131) 및 제2 기판(132)은 연성기판 이외에 강성 기판을 이용하여 연결될 수 있고, 이외의 다양한 방식을 연결되거나, 서로 연결되지 않고 각각 커넥터와 연결될 수도 있다.

제1 바디(110)는 렌즈배럴(140)이 수용되는 제1홀을 포함하는 렌즈배럴 수용부(111-4)와 광원 소자(160)의 광 방출방향에 형성되는 제2홀(111-5)을 포함한다. 제1 바디(110)는 광원 소자(160)에서 광이 방출되고, 렌즈가 광을 수신하는 방향에 위치하는 바디로, 프론트 바디 또는 상부 바디이라 할 수 있다. 렌즈배럴 수용부(111-4)는 렌즈배럴(140)이 수용될 수 있도록 렌즈배럴(140)의 형상에 대응되도록 형성되고, 렌즈배럴(140)에 수용되는 렌즈를 통과한 빛이 제1 기판(131)에 배치되는 센서(150)가 수광할 수 있도록 제1홀이 헝성된다. 렌즈배럴 수용부(111-4)는 렌즈배럴(140)을 수용하도록 상부로 돌출된 브라켓부를 포함할 수 있다. 또한, 제1 바디(110)는 제2 기판(132)에 배치되는 광원 소자(160)에서 방출되는 광이 외부로 방출될 수 있도록 제2홀(111-5)을 포함한다.

제1 바디(110)는 상판 및 측판(112)으로 구성된다.

제1 바디(110)의 상판은 렌즈배럴 수용부(111-4)가 형성되는 제1 영역(111-1), 상기 제1 영역(111-1)과 광축 방향으로 이격되어 제2홀(111-5)이 형성되는 제2 영역(111-2), 상기 제1 영역(111-1)과 상기 제2 영역(111-2)을 연결하는 제3 영역(111-3)을 포함한다. 제1 바디(110)는 상기 상판으로부터 하측으로 연장되는 측판(112)을 포함할 수 있다. 제1 바디(110)의 측판(112)은 기판이 배치되는 내부 공간을 형성할 뿐만 아니라 제2 바디(120)와의 결합되는 역할을 한다.

제1 바디(110)의 상판의 제1 영역(111-1)에는 렌즈배럴 수용부(111-4)가 형성된다. 제1 영역(111-1)은 광축과 수직인 제1면과 제1면으로부터 연장되어 렌즈배럴이 수용되는 렌즈배럴 수용부(111-4)를 포함할 수 있다. 렌즈배럴 수용부(111-4)는 도 4와 같이, 렌즈배럴(140)의 형상에 대응되어 원형으로 형성되어 돌출되고, 내부에는 렌즈배럴(140)을 수용할 수 있는 제1홀이 형성될 수 있다.

제1 바디(110)의 상판의 제2 영역(111-2)에는 광원 소자(160)로부터 광이 방출되는 위치에 제2홀(111-5)이 형성된다. 제2홀(111-5)은 광원 소자(160)에서 광이 방출되는 홀로, 제2홀(111-5)의 단면적은 광원 소자(160)의 단면적에 대응되고, 광 방출 방향으로 단면적이 넓어지도록 경사지어 형성될 수 있다. 광원 소자(160)는 광원의 형상에 따라 사각형 또는 원형일 수 있다. 제2홀(111-5)의 단면적은 광원 소자(160)의 단면적에 대응되도록 형성될 수 있다. 면 발광하는 광원 소자(160)는 단면적인 사각형일 수 있고, 제2홀(111-5)의 단면적 역시 사각형일 수 있다. 광은 방출되며, 광 방출 각도인 일정한 화각을 가지고 퍼지기 때문에, 광의 진행을 방해하지 않도록 제2홀(111-5)의 단면적은 광 방출 방향으로 단면적이 넓어지도록 경사지어 형성될 수 있다. 제2홀(111-5)의 단면적이 사각형인 경우, 제2홀(111-5)은 경사진 4면을 포함하고, 경사면은 사다리꼴로 형성될 수 있다. 여기서, 제2홀(111-5)의 경사진 각도는 광원 소자(160)의 광 방출 각도에 대응될 수 있다. 도 6과 같이, 제2홀(111-5)의 경사진 각도는 광원 소자(160)의 광 방출 각도인 화각(θ1)에 대응되어 형성될 수 있다. 이를 통해 방출되는 광의 진행을 방해하지 않을 수 있다. 또는, 광의 지향성을 높이기 위하여, 경사진 정도를 이용하여 광 방출 각도를 형성할 수도 있다. 광원 소자(160)의 화각이 목표하는 광 방출 각도보다 큰 경우, 방출되는 광이 광 방출 각도로 방출될 수 있도록 경사면의 각도를 광 방출 각도로 형성할 수 있다.

제2홀(111-5)에는 광원 소자(160)를 보호하기 위한 커버를 포함할 수 있다. 커버는 투명한 윈도우로 형성되어 광원 소자(160)를 보호하고, 광 방출을 방해하지 않을 수 있다.

제1 바디(110)의 상판의 제2 영역(111-2)은 제1 영역(111-1)과 광축 방향으로 이격되어 형성되고, 제1 영역(111-1)과 광축 방향으로 이격되는 제2면을 포함한다. 제1 영역(111-1)과 제2 영역(111-2)은 D1만큼 이격될 수 있다. 제1 영역(111-1)과 제2 영역(111-2)은 서로 이격되어 단턱을 형성할 수 있다. 이때, 제1 영역(111-1)과 제2 영역(111-2)은 제3 영역(111-3)을 통해 서로 연결될 수 있다. 이때, 제1 영역(111-1) 및 제2 영역(111-2)을 서로 높이가 다른 상판이고, 제3 영역(111-3)은 두 개의 상판을 연결하도록 하나의 상판에서 다른 상판으로 연장되는 측판이라 할 수 있다. 제3 영역(111-3)의 광축방향으로의 연장길이는 D1일 수 있다.

렌즈배럴 수용부(111-4)는 상기 제1 영역(111-1) 및 상기 제3 영역(111-3)으로부터 연장되어 형성될 수 있다. 즉, 렌즈배럴 수용부(111-4)는 제1 영역(111-1)으로부터 광축방향으로 연장되어 형성되되 렌즈배럴 수용부(111-4)의 측면 중 일부가 제3 영역(111-3)과 연결될 수 있다. 렌즈배럴 수용부(111-4)는 제1 영역(111-1) 및 제1 영역(111-1)과 수직인 제3 영역(111-3)으로 연장되어 서로 수직인 양방향으로 고정되는바, 렌즈배럴(140)을 카메라 모듈(100)에 견고하게 고정시킬 수 있다.

제1 영역(111-1)에는 렌즈배럴(140)이 위치하고, 제2 영역(111-2)에는 광원 소자(160)가 배치된다. 이때, 광원 소자(160)가 배치되는 제2 기판(132)은 제1 기판(131)과 광축 방향으로 이격되어 배치된다. 도 6과 같이, 제1 기판(131)과 제2 기판(132)은 미리 설정된 간격(D1)으로 이격된다. 제2 기판(132)은 제2 기판(132)에 배치되는 광원 소자(160)가 제2홀(111-5)에 위치하도록 제1 바디(110)의 제2 영역(111-2)에 고정될 수 있다. 따라서, 제2 기판(132)이 제1 기판(131)과 D1 이상 간격을 유지하기 위하여, 제1 바디(110)의 제2 영역(111-2) 또한, 제1 기판(131)으로부터 충분한 간격을 유지해야 한다. 이를 위하여, 제2 영역(111-2)은 제1 영역(111-1)과 광축 방향으로 이격되어 형성될 수 있다.

제2 기판(132)이 제1 기판(131)과 광축 방향으로 이격됨으로써 광원 소자(160)와 센서(150)간의 광축과 수직인 방향으로의 거리를 줄일 수 있다. 광원 소자(160)에서 방출되는 광이 렌즈로 직접 방출되어 렌즈에 바로 수광되거나, 렌즈로 수광되는 광을 방해하는 경우, 깊이 영상을 생성하는데 오류가 발생할 수 있다. 따라서, 광 방출 각도 상에 렌즈가 위치하지 않도록 렌즈와 광원 소자(160) 사이가 충분히 이격되어야 한다. 도 1과 같이, 센서와 광원 소자인 빅셀이 동일 기판에 형성되는 경우, 센서가 길이 L 이상 빅셀로부터 떨어져야 광이 렌즈에 영향을 미치지 않는다. 이에 반해, 제2 기판(132)이 제1 기판(131)과 D1만큼 이격됨으로써 같은 높이에서 화각에 따라 영향을 미치는 영역이 좁아지기 때문에, 광원 소자(160)가 센서(150)를 도 6과 같이, 광축 방향과 수직인 방향으로 가깝게 배치할 수 있다. 즉, 광의 방해 없이도, 모듈의 소형화가 가능하다.

렌즈배럴(140)이 렌즈배럴 수용부(111-4)에 수용될 때, 렌즈배럴(140)에 대응되는 위치에, 렌즈배럴(140)의 형상에 대응되어 상기 제2 영역(111-2) 및 상기 제3 영역(111-3)에 형성되는 함몰부(111-6)를 포함할 수 있다. 함몰부(111-6)에는 렌즈배럴(140)의 일 부분이 배치 될 수 있다. 하지만, 이 경우에도 렌즈배럴(140)이 광원 소자(160)의 지향각, 즉 광 경로상과 중첩되진 않는다.

센서(150)와 광원 소자(160)를 가까이 배치하는 경우, 렌즈배럴(140)의 위치는 센서(150)와 광축방향으로 일치하기 때문에, 렌즈배럴(140)과 광원 소자(160) 내지 제2홀(111-5)의 간격도 가까워 진다. 렌즈배럴(140)은 제1 영역(111-1)에 형성되는 렌즈배럴 수용부(111-4)에 수용되어, 렌즈배럴(140)과 광원 소자(160)가 가까이 배치됨에 따라, 렌즈배럴 수용부(111-4)와 제2홀(111-5)이 형성된 영역이 가까워진다. 그로 인해, 렌즈배럴(140)과 제1 바디(110)의 제2 영역(111-2)과의 간섭이 있거나, 렌즈배럴(140)과 제1 바디(110)의 제2 영역(111-2)과의 간섭에 따른 공간의 제약에 따라 광원 소자(160)와 센서(150)를 가까이 배치하기 어려울 수 있다. 또한, 렌즈배럴(140)을 렌즈배럴 수용부(111-4)에 결합하는 공정이 해당 위치의 협소한 공간에 의해 어려워질 수 있다.

함몰부(111-6)는 렌즈배럴(140)에 대응되는 위치에, 제1 바디(110), 즉 제1 바디(110)의 제2 영역(111-2) 및 제3 영역(111-3)이 만나는 위치에서의 간섭을 피하기 위하여, 렌즈배럴(140)의 형상에 대응되어 형성된다. 즉, 렌즈배럴의 원기둥 형상에 따라 도 4와 같이, 원기둥 형상으로 내부로 들어가도록 형성될 수 있다. 함몰부(111-6) 형상에 따라 렌즈배럴(140)과의 간섭을 줄일 수 있어, 센서(150)와 광원 소자(160)를 보다 가깝게 배치시킬 수 있다. 또한, 함몰부(111-6)의 면이 렌즈배럴(140)과 접하지 않고 소정의 간격으로 이격되어 작업공간이 확보될 수 있도록 함몰부(111-6)를 형성할 수 있다. 이를 통해, 렌즈배럴(140)을 렌즈배럴 수용부(111-4)에 배치하는 공정도 원활히 수행할 수 있다.

함몰부(111-6)의 형상에 따라 함몰부(111-6)는 제2홀(111-5)과 일부가 오버랩될 수 있다. 이때, 제2홀(111-5)의 단면은 사격형태이고, 제2홀(111-5)은 광원 소자(160)의 광 방출 방향으로 단면적이 넓어지도록 경사지어 형성되되, 제2홀(111-5)의 경사진 4 개의 면 중 함몰부(111-6)에 인접한 면은 함몰부(111-6)의 형상에 따라 형성되는 리브를 포함할 수 있다. 도 4 및 도 5와 같이, 제2홀(111-5)이 사각형 단면을 가질 때, 함몰부(111-6)와 오버랩되는 면은 함몰부(111-6)의 형상에 따라 일부가 들어가는 리브가 형성될 수 있다. 함몰부(111-6)와 제2홀(111-5)의 리브를 통해, 렌즈와 방출 광의 간섭이나, 렌즈배럴(140)과 제1 바디(110)의 간섭없이, 센서(150)와 광원 소자(160)를 최대한 가까이 배치할 수 있다.

제2 기판(132)에는 광원 소자(160)뿐만 아니라, 카메라 모듈에 필요한 다른 구성 요소들을 배치할 수 있다. 광원 소자(160)가 배치되는 면과 반대 면에는 제1 기판(131)까지의 간격에 따른 공간이 형성되는바, 더 많은 구성 내지 높이가 높은 구성들을 배치할 수 있다. 이를 통해, 모듈의 소형화에 유리하다.

제1 기판(131)은 도 7과 같이, 제1면에 렌즈의 광축과 일치하는 위치에 센서(150)가 배치된다. 제1 기판(131)은 제2 결합부재(192)를 통해 제2 바디(120)와 결합되어 제2 바디(120)에 고정될 수 있다. 제1 기판(131)에는 외부와 연결되는 커넥터(170)가 연결될 수 있다. 커넥터(170)를 통해 외부로부터 데이터를 송수신할 수 있다. 깊이 영상 또는 RGB 영상이 외부로 전송하거나, 제어부로부터 제어 신호를 수신할 수 있다. 또한, 전원과 연결되는 파워 커넥터(180)가 연결될 수 있다. 커넥터(170), 파워 커넥터(180)는 광축 방향과 수직인 방향으로 연결될 수 있다. 제1 기판(131)꽈 제2 기판(132)을 광축 방향으로 이격시킴으로써 광축방향으로 모듈 사이즈가 커지는바, 외부 또는 전원과의 연결은 광축 방향과 수직인 방향으로 연결하여 광축방향으로 사이즈가 더 커지는 것을 방지할 수 있고, 설계의 자유도를 높일 수 있다.

제1 기판(131)은 도 8 및 도 9와 같이, 제2 기판(132)과 연성기판인 제3 기판(133)을 통해 연결될 수 있다. 제2 기판(132)은 제1 결합부재(191)를 통해 제1 바디(110)의 제2 영역(111-2)와 결합되어 제1 바디(110)에 고정될 수 있고, 제1 기판(131)은 제2 결합부재(192)를 통해 제1 바디(1110)의 제1 영역(111-1)와 결합하여 제1 바디(110)에 고정될 수 있다. 제1 바디(110)의 제1 영역(111-1) 및 제2 영역(111-2)에는 각각 제2 결합부재(192) 및 제1 결합부재(192)가 수용 결합될 수 있는 결합부가 기판 방향으로 형성될 수 있다. 제1 결합부재(191) 및 제2 결합부재(192)는 볼트와 같은 나사 결합부재일 수 있다. 이외에 다양한 결합부재를 이용할 수 있음은 당연하다.

제1 기판(131) 및 제2 기판(132)은 서로 광축방향으로 이격된 제1 바디(110)의 제1 영역(111-1) 및 제2 영역(111-2)에 결합되어 고정됨으로써 제1 기판(131)과 제2 기판(132)은 D1 간격으로 이격되고, D1 간격을 통해, 센서(150)와 광원 소자(160)를 가까이 배치할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 제1 바디(110)의 제1 영역(111-1) 및 제2 영역(111-2)은 서로 D1 만큼 이격되도록 형성될 수 있고, 제1 영역(111-1) 및 제2 영역(111-2)의 이격간격에 따라 제1 기판(131) 및 제2 기판(132)도 D1 만큼 이격되어 배치될 수 있다. 일체로 형성되는 제1 바디(110)의 제1 영역(111-1) 및 제2 영역(111-2)에 각각 제1 기판(131) 및 제2 기판(132)이 고정됨으로써 제1 기판(131)과 제2 기판(132)의 간격을 견고히 고정될 수 있다.

제2 바디(120)는 히트싱크(123)를 포함할 수 있다. 센서(150)는 이미지 센서일 수 있고, 열이 많이 발생하는 소자로 열에 의한 열화 등이 발생할 수 있어, 방열이 필요하다. 제2 바디(120)는 센서(150)가 배치되는 제1 기판(131)에 결합되어, 센서(150)에서 생성되는 열을 외부로 방출하는 방열 기능을 수행할 수 있다. 이를 위하여, 히트싱크(123)를 포함할 수 있다. 히트싱크(heat sink)는 열을 외부로 방출하는 역할을 하며, 제2 바디(120)는 도 10 및 도 11과 같이, 방열 파이프를 포함할 수 있다. 방열 파이프는 히트 파이프로 중공원통에 작동 유체가 봉입되어 작동 유체를 통해 열을 외부로 방출하는 파이프이다. 또는, 방열판 등의 다양한 히트싱크를 포함할 수 있다. 제2 바디(120)의 히트싱크(132)는 베이스(121)에 형성될 수 있다.

제2 바디(120)는 베이스(121) 및 베이스(121)로부터 수직으로 연장되는 측판(129)을 포함할 수 있다. 제1 기판(131)에 대향하는 평면 형상의 베이스(121) 및 베이스(121)로부터 광축 방향으로 연장되는 측판(129)을 포함한다. 제2 바디(120)의 측판(129)은, 상기 베이스(121)의 모서리로부터 연장되는 몸체부(122), 상기 몸체부(122)로부터 연장되는 제1 연장부(126) 및 제1 연장부(126)와 이웃하여 상기 몸체부(122)로부터 연장되고, 결합홀(125)이 형성되는 제2 연장부(124)를 포함할 수 있다. 제2 바디(120)의 측판(129)은 복수의 측판(129-1 내지 129-4)을 포함할 수 있다.

복수의 측판(129-1 내지 129-4) 중 제1 측판(129-1)은 몸체부(122-1), 몸체부(122-1)로부터 연장되는 제1 연장부(126-1) 및 제1 연장부(126-1) 양측에 이웃하여 몸체부(122-1)로부터 연장되어 형성되고, 각각 결합홀(125-1, 125-2)이 형성되는 두 개의 제2 연장부(124-1, 124-2)를 포함할 수 있다.

제2 측판(129-2)은 몸체부(122-2)로부터 연장되고 결합홀(125-3)이 형성되는 하나의 제2 연장부(124-3) 및 상기 제2 연장부(124-3) 양측에 형성되는 두 개의 제1 연장부(126-2, 126-3)를 포함할 수 있다. 제1 측판(129-1)과 제2 측판(129-2)은 서로 이웃할 수 있다.

제1 연장부(126)와 제2 연장부(124)는 연장되는 길이가 다를 수 있다. 제1 연장부(126)의 연장 길이는 제2 연장부(124)의 연장 길이보다 짧을 수 있다.

각 측판에 형성되는 제1 연장부(126) 및 제2 연장부(124)의 형상은 유사하나, 길이나 폭, 형성되는 결합홀(125)의 크기가 서로 다를 수 있다.

제2 연장부(124)는 몸체부(122)로부터 안쪽으로 경사지는 제1 경사부(201), 제1 경사부(201)로부터 몸체부(122)와 수직하게 연장되는 수직부(202) 및 수직부(202)로부터 바깥쪽으로 경사지는 제2 경사부(203)를 포함할 수 있다. 제1 경사부(201) 및 제2 경사부(203) 적어도 일부가 라운드 형상으로 굴곡되어 경사질 수 있다. 수직부(202)에는 결합홀(125)이 형성되어 제1 바디(110)에 형성되는 돌기(114)와 결합할 수 있다.

제1 측판(129-1)과 마주보는 제3 측판(129-3)은 제1 측판(129-1)의 형상과 대응되도록 형성될 수 있고, 제2 측판(129-2)의 형상과는 상이 할 수 있다.

제4 측판(129-4)의 몸체부(122-4)는 외부와 연결되는 커넥터(170)가 통과하는 홀(171) 또는 전원이 연결되는 파워 커넥터(180)가 통과하는 홀(181)을 포함할 수 있다. 제1 측판(129-1) 내지 제3 측판(129-3)은 제1 바디(110)와의 결합을 수행하고, 제4 측판(129-4)는 외부와의 연결을 수행할 수 있다.

제1 바디(110)의 측판(112)은 제2 바디(120)의 측판(129)과 연결될 수 있도록 제2 바디(120)의 측판(129)과 대응되도록 형성된다.

제1 바디(110)의 측판(112)은 상기 제1 연장부(126)에 대응하는 위치에 상기 제1 연장부(126)가 수용되는 제1 수용부(116) 및 상기 제2 연장부(124)에 대응하는 위치에 상기 제2 연장부(124)가 수용되고, 상기 제2 연장부(124)의 결합홀(125)에 결합되는 돌기(114)를 포함하는 제2 수용부(115)를 포함할 수 있다.

예시적으로, 도 10의 제2 바디(120)의 제1 측판(129-1)에 형성된 제1 연장부(126-1) 및 제2 연장부(124-1, 124-2)에 대응하여 도 4의 제1 바디(110)의 제1 측판(112-1)에 제1 수용부(116-1) 및 제2 수용부(115-1, 115-2)가 형성된다. 제1 연장부(126-1)의 연장 높이에 대응되어 제1 수용부(116-1)에 리브가 형성된다. 제1 수용부(116-1)의 리브는 제1 연장부(126-1)의 연장 높이에 대응하여 형성되는바, 제1 바디(110)의 측판(112-1)의 길이 방향을 따라 제1 연장부(126-1)의 연장 높이에 대응되는 일부에만 제2 바디(120)의 측판(129)을 향해 형성된다. 제1 수용부(116-1)에 리브의 폭은 제1 연장부(126-1)의 폭에 대응한다. 제2 수용부(115-1, 115-2)는 제2 연장부(124-1, 124-2)의 연장 높이와 무관하게, 제1 바디(110)의 측판(112-1)의 길이 방향을 따라 전체 영역에 리브가 형성된다. 제2 수용부(115-1, 115-2)에 리브의 폭은 제2 연장부(124-1, 124-2)의 폭에 대응한다.

제1 연장부(126-1) 및 제2 연장부(124-1, 124-2)의 폭은 각각 제1 수용부(116-1)의 리브 및 제2 수용부(115-1, 115-2)의 리브의 폭에 대응되고, 결합시, 제1 수용부(116-1)의 리브 및 제2 수용부(115-1, 115-2)의 리브는 각각 제1 연장부(126-1) 및 제2 연장부(124-1, 124-2)를 가이드한다. 또한, 도시하진 않았지만 제1 바디(110)의 복수개의 측판(112-1 내지 112-4) 중 제1 측판(112-1)과 마주보는 제3 측판(112-3)의 형상은 제1 측판(112-1)의 형상과 동일할 수 있다. 대응하는 위치에 제1 수용부(미도시)와 제2 수용부(미도시)를 가질 수 있다.

마찬가지로 도 10의 제2 바디(120)의 제2 측판(129-2)에 형성된 제1 연장부(126-2, 126-3) 및 제2 연장부(124-3)에 대응하여 도 4의 제1 바디(110)의 제2 측판(112-2)에 제1 수용부(116-2, 116-3) 및 제2 수용부(115-3)가 형성된다. 제1 연장부(126-2, 126-3)의 연장 높이에 대응되어 제1 수용부(116-2, 116-3)에 리브가 형성된다. 제1 수용부(116-2, 116-3)의 리브는 제1 연장부(126-2, 126-3)의 연장 높이에 대응하여 형성되는바, 제1 바디(110)의 측판(112)의 길이 방향을 따라 제1 연장부(126-2, 126-3)의 연장 높이에 대응되는 일부에만 제2 바디(120)의 측판(129)을 향해 형성된다. 제1 수용부(116-2, 116-3)에 리브의 폭은 제1 연장부(126-2, 126-3)의 폭에 대응한다. 제2 수용부(115-3)는 제2 연장부(124-3)의 연장 높이와 무관하게, 제1 바디(110)의 측판(112)의 길이 방향을 따라 전체 영역에 리브가 형성된다. 제2 수용부(115-3)에 리브의 폭은 제2 연장부(124-3)의 폭에 대응한다.

제2 연장부(124)의 결합홀(125)에 대응되어 제2 수용부(115)의 돌기(114)가 형성되어, 결합시 돌기(114)는 결합홀(125)에 후크 결합된다.

돌기(114)와 결합홀(125)을 결합은 제1 바디(110)와 제2 바디(120)가 서로 반대 방향으로 이탈하는 것을 방지하고, 제1 연장부(126) 및 제1 수용부(116)의 결합은 제1 연장부(126) 및 제1 수용부(116)가 서로 맞닿게 됨으로 인해 제1 바디(110)와 제2 바디(120)가 서로 대향하는 방향으로 가까워지는 것을 방지한다. 즉, 제1 바디(110)와 제2 바디(120)가 결합시 광축방향 양방향으로 이동을 방지할 수 있어, 제1 바디(110) 및 제2 바디(120)의 결합을 견고하게 유지할 수 있다.

깊이 영상의 정확성을 높이기 위해선 광원 소자(160)와 센서(150)의 사이의 이격 간격이 고정되어야 한다. 광원 소자(160)와 센서(150)의 사이의 이격 간격이 달라지면 비행거리의 오프셋이 달라지기 때문에, ToF 센서에서 생성되는 깊이 영상의 신뢰가 떨어질 수 있다. 광원 소자(160)와 센서(150)가 동일 기판 상에 배치되는 경우, 광원 소자(160)와 센서(150)의 사이의 이격 간격이 없는바, 이와 같은 문제가 발생할 가능성이 낮은 반면, 광원 소자(160)와 센서(150)가 서로 다른 기판에 형성되는 경우에는 광원 소자(160)와 센서(150)의 사이의 간격이 달라질 수 있어, 광원 소자(160)와 센서(150)의 사이의 간격 유지가 아주 중요하다.

제1 바디(110)의 제1 영역(111-1)과 제2 영역(111-2)가 서로 이격되어 일체로 형성되고, 제1 기판(131)은 제1 바디(110)의 제1 영역(111-1)과 연결되어 고정되고, 제2 기판(132)은 제1 바디(110)의 제2 영역(111-2)가 연결되어 고정됨으로써 제1 기판(131)과 제2 기판(132)의 간격을 견고하게 유지할 수 있다. 이를 통해, 광원 소자(160)와 센서(150)를 가까이 배치하기 위하여, 광원 소자(160)와 센서(150)가 서로 다른 기판에 형성되더라도 ToF 센서의 신뢰도를 유지할 수 있는 효과가 있다.

본 실시 예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

렌즈를 수용하는 렌즈배럴;
상기 렌즈를 통과한 빛을 수광하는 센서;
상기 센서가 제1면에 배치되는 제1 기판;
상기 제1 기판과 이격되고, 하나 이상의 광원소자가 배치되는 제2 기판;
상기 렌즈배럴이 수용되는 제1홀을 포함하는 렌즈배럴 수용부와 상기 광원소자의 광 방출방향에 형성되는 제2홀을 포함하는 제1 바디; 및
상기 제1 바디와 결합되는 제2 바디를 포함하고,
상기 제1 기판 및 제2 기판은 상기 제1 바디와 상기 제2 바디가 형성하는 내부 공간에 배치되고,
상기 센서는 ToF 센서를 포함하는 카메라 모듈.
제1항에 있어서,
상기 제1 기판과 제2 기판을 연결하는 연성기판을 포함하는 카메라 모듈.
제1항에 있어서,
상기 제1 바디는,
상기 렌즈배럴 수용부가 형성되는 제1 영역, 상기 제1 영역과 광축 방향으로 이격되어 상기 제2홀이 형성되는 제2 영역, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역을 연결하는 제3 영역을 포함하는 상판; 및
상기 상판으로부터 연장되는 측판을 포함하고,
상기 상판의 제1 영역과 제2 영역은 단턱을 형성하는 카메라 모듈.
제3항에 있어서,
상기 렌즈배럴 수용부는 상기 제1 영역 및 상기 제3 영역으로부터 연장되어 형성되는 카메라 모듈.
제3항에 있어서,
상기 렌즈배럴이 렌즈배럴 수용부에 수용될 때, 상기 렌즈배럴에 대응되는 위치에, 상기 렌즈배럴의 형상에 대응되어 상기 제2 영역 및 상기 제3 영역에 형성되는 함몰부를 포함하는 카메라 모듈.
제5항에 있어서,
상기 제2홀의 단면은 사격형태이고,
상기 제2홀은 상기 광원소자의 광 방출 방향으로 단면적이 넓어지도록 경사지어 형성되되,
상기 제2홀의 경사진 4 개의 면 중 상기 함몰부에 인접한 면은 상기 함몰부의 형상에 따라 형성되는 리브를 포함하는 카메라 모듈.
제3항에 있어서,
상기 제2 바디는,
베이스; 및
상기 베이스로부터 수직으로 연장되는 측판을 포함하고,
상기 제2 바디의 측판은,
상기 베이스로부터 수직으로 연장되는 몸체부;
상기 몸체부로부터 연장되는 제1 연장부; 및
상기 제1 연장부와 이웃하여 상기 제2 바디의 측판으로부터 연장되고, 결합홀이 형성되는 제2 연장부를 포함하는 카메라 모듈.
제7항에 있어서,
상기 제1 바디의 측판은,
상기 제1 연장부에 대응하는 위치에 상기 제1 연장부가 수용되는 제1 수용부; 및
상기 제2 연장부에 대응하는 위치에 상기 제2 연장부가 수용되고, 상기 제2 연장부의 결합홀에 결합되는 돌기를 포함하는 제2 수용부를 포함하는 카메라 모듈.
제7항에 있어서,
상기 제2 바디의 측판은,
하나의 상기 제1 연장부 및 상기 제1 연장부 양측에 형성되는 두 개의 제2 연장부를 포함하는 제1 측판; 및
하나의 상기 제2 연장부 및 상기 제2 연장부 양측에 형성되는 두 개의 제1 연장부를 포함하는 제2 측판을 포함하는 카메라 모듈.
제1항에 있어서,
상기 제2홀의 단면적은 상기 광원소자의 단면적에 대응되고, 광 방출 방향으로 단면적이 넓어지도록 경사지어 형성되는 카메라 모듈.
제10항에 있어서,
상기 제2홀의 경사진 각도는 상기 광원 소자의 광 방출 각도에 대응되는 카메라 모듈.
제1항에 있어서,
상기 제2 바디는 히트싱크를 포함하는 카메라 모듈.
제1항에 있어서,
상기 제1 바디 및 상기 제2 바디는,
광축과 수직인 방향으로 외부와 연결되는 커넥터 또는 전원이 연결되는 파워 커넥터가 통과하는 제3홀을 포함하는 카메라 모듈.