KR20230040159A

KR20230040159A - 카메라 시스템 및 이를 갖는 차량

Info

Publication number: KR20230040159A
Application number: KR1020210123424A
Authority: KR
Inventors: 유용학; 박진영
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2021-09-15
Filing date: 2021-09-15
Publication date: 2023-03-22
Also published as: WO2023043203A1; CN117981336A

Abstract

발명의 실시예에 개시된 카메라 시스템은 이미지 센서, 적어도 하나의 렌즈를 갖는 제1렌즈 홀더, 상기 이미지 센서와 상기 제1렌즈 홀더 사이에 배치되며 상기 이미지 센서에 인접한 제1렌즈를 갖는 제2렌즈 홀더, 및 상기 제2렌즈 홀더를 광축 방향으로 이동시키는 구동부를 갖는 카메라 모듈; 상기 카메라 모듈의 주변 온도를 검출하는 온도 센서; 주변 온도에 따라 상기 제1렌즈와 상기 이미지 센서 사이의 광축 거리의 보정률이 저장된 저장부; 상기 주변 온도와 상기 저장부의 보정률을 이용하여 상기 구동부를 구동하여, 상기 제1렌즈와 상기 이미지 센서 사이의 광축 거리를 조절하는 온도 보상부를 포함할 수 있다.

Description

카메라 시스템 및 이를 갖는 차량{CAMERA SYSTEM AND VEHICLE HAVING THEREOF}

발명의 실시예는 카메라 시스템 및 이를 갖는 차량에 관한 것이다.

근래에 들어 운전자의 안전 및 편의를 위해 차량 주변을 감지하는 감지 시스템에 대한 연구가 가속화되고 있다. 차량 감지 시스템은 차량 주변의 사물을 감지하여 운전자가 인지하지 못한 사물과의 충돌을 막는 것은 물론 빈 공간 등을 감지하여 자동 주차를 수행하는 것과 같이 다양한 용도로 사용되고 있으며, 차량 자동 제어에 있어서 가장 필수적인 데이터를 제공하고 있다. 이러한 감지시스템은 레이더신호를 이용하는 방식과, 카메라를 이용하는 방식이 통상적으로 사용되고 있다.

차량용 카메라 모듈은, 자동차에서 전방 및 후방 감시 카메라와 블랙박스 등에 내장되어 사용되며, 피사체를 사진이나 동영상으로 촬영하게 된다. 차량용 카메라 모듈은 외부로 노출되므로, 습기 및 온도에 의해 촬영 품질이 떨어질 수 있다. 특히 카메라 모듈은 주위 온도와 렌즈의 재질에 따라 광학 특성이 변화되는 문제가 있다.

발명의 실시예는 카메라 모듈 내의 렌즈의 초점 거리 변화를 예측하고 보상할 수 있는 카메라 시스템을 제공할 수 있다.

발명의 실시예는 카메라 모듈 내의 적어도 한 렌즈의 온도 변화를 예측하고 광축 거리를 조절할 수 있는 카메라 시스템을 제공할 수 있다.

발명의 실시 예는 온도 변화가 큰 장치 또는 구조물에 적용되는 카메라 모듈을 제어하는 제어 시스템을 제공할 수 있다.

발명의 실시예에 따른 카메라 시스템은 이미지 센서, 적어도 하나의 렌즈를 갖는 제1렌즈 홀더, 상기 이미지 센서와 상기 제1렌즈 홀더 사이에 배치되며 상기 이미지 센서에 인접한 제1렌즈를 갖는 제2렌즈 홀더, 및 상기 제2렌즈 홀더를 광축 방향으로 이동시키는 구동부를 갖는 카메라 모듈; 상기 카메라 모듈의 주변 온도를 검출하는 온도 센서; 주변 온도에 따라 상기 제1렌즈와 상기 이미지 센서 사이의 광축 거리의 보정률이 저장된 저장부; 상기 주변 온도와 상기 저장부의 보정률을 이용하여 상기 구동부를 구동하여, 상기 제1렌즈와 상기 이미지 센서 사이의 광축 거리를 조절하는 온도 보상부를 포함할 수 있다.

발명의 실시예에 따른 카메라 시스템은 복수의 렌즈를 갖는 제1렌즈 홀더, 메인 기판, 상기 메인 기판 상에 배치된 이미지 센서, 상기 메인 기판을 광축 방향으로 이동시키는 구동부를 갖는 카메라 모듈; 상기 카메라 모듈의 주변 온도를 검출하는 온도 센서; 주변 온도에 따라 상기 복수의 렌즈 중 상기 이미지 센서에 인접한 제1렌즈와 상기 이미지 센서 사이의 광축 거리의 보정률이 저장된 저장부; 상기 주변 온도와 상기 저장부의 보정률을 이용하여 상기 구동부를 구동하여, 상기 제1렌즈와 상기 이미지 센서 사이의 광축 거리를 조절하는 온도 보상부를 포함할 수 있다.

발명의 실시예에 의하면, 상기 구동부는 서로 대향되는 코일 및 자석을 갖는 복수의 액츄에이터를 포함할 수 있다. 상기 카메라 모듈은 상기 이미지 센서의 외측에 배치된 하우징을 포함하며, 상기 하우징은 상기 구동부의 코일이 결합될 수 있다.

발명의 실시예에 의하면, 상기 온도 보상부는 기준 온도보다 낮게 검출된 온도이면, 상기 구동부를 구동하여 상기 제1렌즈와 상기 이미지 센서 사이의 광축 거리가 감소되도록 보정할 수 있다.

발명의 실시예에 의하면, 상기 온도 보상부는 기준 온도보다 높게 검출된 온도이면, 상기 구동부를 구동하여 상기 제1렌즈와 상기 이미지 센서 사이의 광축 거리가 증가되도록 보정할 수 있다.

발명의 실시예에 의하면, 상기 구동부의 가동자의 위치는 상기 온도 보상부에 의해 기준 위치로부터 물체측 방향으로 0.1mm 또는 센서측 방향으로 0.1mm로 이동될 수 있다.

발명의 실시예에 의하면, 상기 제1렌즈와 상기 이미지 센서 사이의 거리는 BFL이며, 카메라 모듈 내에서 피사체 가장 가까운 렌즈의 물체측 면에서 이미지 센서 사이의 거리는 TTL이며, 상기 BFL은 상기 검출된 온도 변화에 따라 TTL의 10% 내지 22% 범위 내에서 이동될 수 있다.

발명의 실시예에 의하면, 상기 보정률은 기준 BFL로부터 5% 내지 14.3% 범위로 물체측 방향 또는 센서측 방향으로 보정될 수 있다.

발명의 실시예에 의하면, 상기 검출된 온도는 최저 -40도에서 최고 100도 범위이며, 상기 기준 BFL은 상기 검출된 온도가 20±10도의 기준 온도에서의 광축 거리일 수 있다. 상기 기준 BFL은 0.7mm 내지 2mm 범위이며, 상기 온도 보상부는 기준 온도에서 최저 온도까지 또는 최고 온도까지 변화될 때, 상기 제1렌즈를 물체측 방향으로 0.1mm 또는 센서측 방향으로 0.1mm로 이동시킬 수 있다.

발명의 실시예에 의하면, 상기 이미지 센서와 상기 복수의 렌즈 사이에 커버 글라스; 및 상기 커버 글라스와 상기 복수의 렌즈 사이에 광학필터를 포함할 수 있다.

발명의 실시 예에 의하면, 카메라 모듈 내의 BFL(Back focal length) 변화를 보상할 수 있다. 또한 온도 변화에 따라 광축 방향으로 적어도 한 렌즈를 이동시켜 주어, 성능 변화를 최소화할 수 있다. 또한 차량의 내부 또는 외부 장치로부터 카메라 모듈의 주변 온도 정보를 검출하여, 각 온도별 예측 가능한 범위 내에서 적어도 한 렌즈와 센서 사이의 거리를 조절할 수 있다. 이에 따라 카메라 모듈의 온도에 따른 성능 변화를 최소화시켜 줄 수 있다.

발명의 실시 예는 카메라 모듈을 갖는 시스템 및 이를 갖는 차량의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.

도 1은 발명의 실시예에 따른 카메라 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2의 (A)(B)는 카메라 모듈 내에서 온도에 따른 렌즈의 초점 거리 변화를 설명한 도면이다.
도 3은 도 1의 카메라 시스템에서 카메라 모듈의 제1예를 나타낸 측 단면도이다.
도 4는 도 1의 카메라 시스템에서 카메라 모듈의 제2예를 나타낸 측 단면도이다.
도 5는 도 1의 카메라 시스템에서 카메라 모듈의 제3예를 나타낸 측 단면도이다.
도 6은 도 1의 카메라 시스템의 저장부에 저장된 온도에 따른 렌즈 보정률을 나타낸 표이다.
도 7은 도 1의 카메라 시스템에서 온도에 따른 렌즈 보정률을 나타낸 그래프이다.
도 8은 발명의 실시 예에 따른 카메라 시스템의 저장부에 저장된 기준 BFL에 따른 온도 보상율을 나타낸 테이블을 나타낸 도면이다.
도 9는 도 1의 카메라 시스템에서 온도에 따른 초점 거리 보정방법을 나타낸 그래프이다.
도 10은 발명의 실시 예에 따른 카메라 시스템이 적용된 차량의 예이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 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, C중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A,B,C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나이상을 포함 할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 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 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 확정되지 않는다. 그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 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)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.

또한, 이하에서 설명되는 여러 개의 실시예는 서로 조합될 수 없다고 특별히 언급되지 않는 한, 서로 조합할 수 있다. 또한, 여러 개의 실시예 중 어느 하나의 실시예에 대한 설명에서 누락된 부분은 특별히 언급되지 않는 한, 다른 실시예에 대한 설명이 적용될 수 있다.

도 1은 발명의 실시예에 따른 카메라 시스템을 나타낸 도면이며, 도 2의 (A)(B)는 카메라 모듈 내에서 온도에 따른 렌즈의 초점 거리 변화를 설명한 도면이고, 도 3은 도 1의 카메라 시스템에서 카메라 모듈의 제1예를 나타낸 측 단면도이며, 도 4는 도 1의 카메라 시스템에서 카메라 모듈의 제2예를 나타낸 측 단면도이고, 도 5는 도 1의 카메라 시스템에서 카메라 모듈의 제3예를 나타낸 측 단면도이며, 도 6은 도 1의 카메라 시스템의 저장부에 저장된 온도에 따른 렌즈 보정률을 나타낸 표이며, 도 7은 도 1의 카메라 시스템에서 온도에 따른 렌즈 보정률을 나타낸 그래프이고, 도 8은 발명의 실시 예에 따른 카메라 시스템의 저장부에 저장된 기준 BFL에 따른 온도 보상율을 나타낸 테이블을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 발명의 실시예에 따른 카메라 시스템은 카메라 모듈(1000), 상기 카메라 모듈(1000)에 구동 신호를 제공하는 온도 보상부(211), 상기 카메라 모듈(1000)의 주변 온도를 검출하는 온도 센서(213), 및 상기 온도 변화에 따른 보상율이 저장된 저장부(215)를 포함할 수 있다.

상기 카메라 모듈(1000)은 복수의 렌즈(111,112,115)를 갖는 제1렌즈홀더(101), 적어도 하나의 렌즈(117)를 갖는 제2렌즈홀더(103), 메인 기판(190), 및 이미지 센서(192)를 포함할 수 있다. 상기 카메라 모듈(1000)은 상기 이미지 센서(192)와 센서측에 가장 인접한 렌즈(117) 사이에 커버 글라스(194) 또는/및 광학필터(196)를 포함할 수 있다.

상기 카메라 모듈(1000)은 상기 제2렌즈 홀더(103)의 렌즈(117), 상기 제1렌즈홀더(101)의 어느 한 렌즈 및 상기 메인 기판(190) 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 구동시켜 주는 구동부(140)를 포함할 수 있다. 상기 구동부(140)는 상기 제2렌즈 홀더(103)의 어느 한 렌즈를 광축(Lz) 방향으로 이동시켜 주는 제1구동부(141)로 구현될 수 있다. 다른 예로서, 상기 구동부(140)는 상기 메인 기판(190)를 광축(Lz) 방향으로 이동시켜 주는 제2구동부(151)로 구현될 수 있다. 다른 예로서, 상기 구동부(140)는 상기 제1렌즈 홀더(101)의 어느 한 렌즈를 광축(Lz) 방향으로 이동시켜 주는 제3구동부(161)로 구현될 수 있다. 상기 구동부(140)는 단일 구동부로 구현될 수 있으나, 다른 예로서, 2개 이상의 구동부로 구현될 수 있으며, 예컨대, 제1 및 제2구동부(141,151)로 구현되거나, 제1 및 제3구동부(141,161)로 구현되거나, 제2 및 제3구동부(151,161)로 구현될 수 있다.

발명의 실시 예에 따른 구동부(140)는 가동자와 고정자를 갖는 적어도 하나 또는 복수의 액츄에이터를 포함할 수 있다. 상기 액츄에이터는 자석 및 코일을 갖는 VCM(Voice Coil Motor) 방식의 구동일 수 있으며, 지지하는 지지부재를 더 포함할 수 있으며, 자석 외측에 요크 또는/및 홀 센서가 배치될 수 있다. 상기 코일 및 자석은 각 홀더 또는 렌즈의 외측에서 서로 마주보게 배치될 수 있다. 상기 코일에 전원이 인가되면, 각 자석과 코일 사이의 전자기적인 영향력에 의해 자석이 렌즈 홀더(101,103), 또는 메인 기판(190)과 함께 물체측 방향으로 이동하거나, 센서측 방향으로 이동될 수 있다. 상기 제1 내지 제3구동부(141,15,161) 중 적어도 하나는 피에조를 포함할 수 있다.

상기 제1렌즈 홀더(101) 내에 결합된 렌즈(111,113,115)들은 제1렌즈 군(110)으로 정의될 수 있고, 상기 제2렌즈 홀더(103) 내에 결합된 렌즈(117)는 제2렌즈 군(120)으로 정의될 수 있다. 상기 제1렌즈 군(110)은 2매 이상이거나, 2매 내지 8매의 렌즈들이 적층될 수 있다. 상기 제2렌즈 군(120)은 제1렌즈 군(110)의 렌즈 매수보다 작은 매수를 갖고, 1매, 2매 또는 3매의 렌즈들이 적층될 수 있다.

상기 카메라 모듈(1000)은 물체 측에서 센서 측을 향해 복수의 렌즈(111,113,115,117)들이 광축(Lz)을 따라 적층될 수 있으며, 예컨대 제1렌즈(111), 제2렌즈(113), 제3렌즈(115) 및 제4렌즈(117)로 적층될 수 있다. 상기 상기 제1렌즈(111)는 물체 측에 가장 가까운 렌즈 또는 첫 번째 렌즈일 수 있다. 상기 제4렌즈(117)는 센서에 가장 가까운 렌즈 또는 마지막 렌즈로 정의될 수 있다.

상기 카메라 모듈(1000)은 적어도 3매 이상의 렌즈들이 적층될 수 있으며, 예컨대 3매 내지 11매 또는 3매 내지 5매의 렌즈가 적층될 수 있다. 상기 카메라 모듈(1000)은 적어도 3매 이상의 고체 렌즈를 포함할 수 있으며, 상기 고체 렌즈는 적어도 하나의 플라스틱 렌즈와 적어도 하나의 유리 렌즈를 포함할 수 있다.

상기 카메라 모듈(1000)은 플라스틱 렌즈와 유리 렌즈가 혼합하여 사용할 수 있다. 차량 내에서 플라스틱 렌즈를 사용하는 경우, 유리 재질의 렌즈에 비해 가격은 낮출 수 있고, 입사측 면과 출사측 면을 비구면으로 제공하여 빛의 경로 제어가 용이할 수 있다. 여기서, 상기 플라스틱 재질은 유리 재질의 열 팽창계수(CTE)에 비해 5배 이상 높고, 온도의 함수에 따른 굴절률의 변경 값은 유리 재질보다 플라스틱 재질이 10배 이상 낮을 수 있다. 플라스틱 렌즈와 같이 온도에 따라 팽창과 수축되는 비율이 큰 경우, 도 2의 (A)(B)와 같이, 플라스틱 렌즈(112,114)가 온도 변화에 따라 팽창 또는 수축될 수 있으며, 예컨대 (A)와 같이, 물체측 면이 볼록하고 또는/및 센서측 면이 오목한 경우, 물체측 방향으로 팽창할 수 있으며, (B)와 같이 물체측 면이 오목하고 또는/및 센서측 면이 볼록한 경우, 센서측 방향으로 팽창할 수 있다. 이러한 렌즈(112,114)는 입사측 면과 출사측 면의 위치 또는 광축(Lz) 높이가 달라질 수 있다. 이에 따라 렌즈(112,114)는 온도 변화에 따라 광학 특성에 영향을 줄 수 있다.

발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈(1000)은 플라스틱 재질의 렌즈가 1매 또는 2매 이상이 배치될 수 있다. 상기 제1렌즈 군(110)의 제1렌즈(111)는 유리 재질일 수 있으며, 제2,3렌즈(113,115) 중 어느 하나 또는 모두는 플라스틱 재질일 수 있다. 상기 제2렌즈 군(120)의 제4렌즈(117)는 플라스틱 재질이거나 유리 재질일 수 있다. 상기 제2렌즈 군(120)은 광축(Lz) 보정 및 온도 보정을 위해 무게를 최대 0.6g 이하 예컨대, 0.2g 내지 0.6g 또는 0.5g 내지 0.6g로 제공될 수 있다. 상기 제2렌즈 군(120)의 무게가 0.6g을 초과하면, 온도에 따른 BFL(Back focal length)가 변경될 때, 일정한 기준 BFL로 조절할 수 없는 문제가 있다.

상기 제1렌즈 홀더(101)는 방열 효율을 위해 플라스틱 재질이거나 금속 재질일 수 있다. 상기 제2렌즈 홀더(103)는 방열 효율을 위해 플라스틱 재질이거나 금속 재질일 수 있다. 상기 렌즈 홀더(101,103)가 금속인 경우 카메라 모듈(1000)의 방열 효과를 개선시켜 줄 수 있고, 또는 플라스틱 렌즈와의 같은 재질로 적용할 경우, 열 팽창 계수 차이를 줄여줄 수 있다. 상기 금속 재질은, 예컨대 Al, Ag, 또는 Cu 재질 중에서 선택될 수 있으며, Al 또는 Al 합금일 수 있다. 상기 제1,2렌즈 홀더(101,103)의 표면에는 친수성 재질이 코팅되거나 도포될 수 있다. 발명의 실시 예는 BFL의 보상을 위해, 제2렌즈 홀더(103)의 재질이 금속일 수 있다.

상기 렌즈(111,113,115,117)들 각각은 빛이 입사되는 유효경을 갖는 유효영역과 상기 유효영역의 외측에 비 유효영역인 플랜지를 포함할 수 있다. 상기 비 유효영역은 빛이 차광막(131,133)에 의해 차단되는 영역일 수 있다. 상기 플랜지는 상기 렌즈(111,113,115,117)의 유효 영역에서 광축(Lz)에 대해 원주 방향으로 연장될 수 있다. 상기 렌즈(111,113,115,117) 중에서 적어도 하나(115)는 플랜지부가 없거나 상대적으로 짧은 길이로 제공될 수 있다. 상기 제4렌즈(117)는 외측 둘레에 플랜지(117A)가 제2렌즈 홀더(130)의 내측에 결합될 수 있다.

상기 제1렌즈(111)는 피사체에 가장 가까운 렌즈이며, 빛이 입사되는 물체측 제1면과 빛이 출사되는 센서측 제2면 중 적어도 하나 또는 모두가 구면이거나 비구면일 수 있다. 상기 제1렌즈(111)의 제1면 또는 제2면은 오목하거나 볼록할 수 있다. 상기 제1렌즈(111)는 카메라 모듈(1000)이 차량 내측 또는 외측에서 빛에 노출될 경우 플라스틱 재질로 배치하여 변색을 방지할 수 있으며, 카메라 모듈(1000)이 차량 내에 배치될 경우 유리 재질 또는 플라스틱 재질일 수 있다. 상기 제2렌즈(113)는 플라스틱 재질일 수 있다. 상기 제2렌즈(113)는 제1렌즈(111)와 제3렌즈(115) 사이에 배치되며, 제3렌즈(115)는 유리 재질 또는 플라스틱 재질일 수 있다. 상기 제4렌즈(117)는 이미지 센서(192)에 가장 가까운 렌즈이며, 유리 재질 또는 플라스틱 재질일 수 있다.

광축(Lz) 상에서 상기 제2렌즈(113)은 물체측 면이 볼록하고 센서측 면이 오목할 수 있으며, 제3렌즈(115)는 물체측 면이 볼록하고 센서측 면이 볼록할 수 있으며, 및 제4렌즈(117)의 물체측 면이 오목하고, 센서측 면이 볼록(또는 오목)할 수 있다. 다른 예로서, 상기 제2렌즈(113)는 물체측 면/센서측 면이 오목/볼록, 볼록/볼록, 또는 오목/오목할 수 있다. 다른 예로서, 상기 제3렌즈(115)는 물체측 면/센서측 면이 오목/볼록, 볼록/오목, 또는 오목/오목할 수 있다. 상기 제2렌즈(113), 제3렌즈(115), 및 제4렌즈(117)의 물체측 면 또는/및 센서측 면은 구면 또는 비구면일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

상기 제1차광막(131)과 상기 제2차광막(133)은 서로 동일한 재질이거나 다른 재질일 수 있으며, 예컨대 광을 흡수하는 재질일 수 있다. 상기 제1 또는/및 제2차광막(131,133)은 PE 필름(Poly Ethylene film) 또는 폴리에스터(PET)계 필름을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 상기 제1 또는/및 제2차광막(131,133)은 금속 또는 합금과 그 표면에 산화 피막이 형성될 수 있다. 상기 금속 또는 합금에 포함된 재질은, In, Ga, Zn, Sn, Al, Ca, Sr, Ba, W, U, Ni, Cu, Hg, Pb, Bi, Si, Ta, H, Fe, Co, Cr, Mn, Be, B, Mg, Nb, Mo, Cd, Sn, Zr, Sc, Ti, V, Eu, Gd, Er, Lu, Yb, Ru, Y 및 La 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 산화 피막은 동을 이용한 흑색 산화물(black oxide) 또는 갈색 산화물(brown oxide) 처리된 산화 재질일 수 있다.

상기 이미지 센서(192)는 메인 기판(190) 상에 배치될 수 있다. 상기 메인 기판(190)은 광축(Lz)과 교차하는 평면에 이미지 센서(192)가 장착, 안착, 접촉, 고정, 가고정, 지지, 또는 결합될 수 있다. 또는, 다른 실시예에 의하면, 메인 기판(190)에 이미지 센서(192)를 수용할 수 있는 홈(미도시)이 형성될 수도 있으며, 실시예는 이미지 센서(192)가 메인 기판(180)에 배치되는 특정한 형태에 국한되지 않는다. 상기 메인 기판(190)은 리지드 PCB 또는 FPCB일 수 있다.

상기 이미지 센서(192)는 입사된 광을 이미지 데이터로 변환하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 하우징(500)의 하부에 센서 홀더가 배치되어, 이미지 센서(192)를 둘러싸고 상기 이미지 센서(192)를 외부의 이물질 또는 충격으로부터 보호할 수 있다. 상기 이미지 센서(192)는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor), CPD, CID 중 어느 하나일 수 있다. 상기 이미지 센서(192)가 복수인 경우, 어느 하나는 컬러(RGB) 센서일 수 있고, 다른 하나는 흑백 센서일 수 있다.

상기 광학필터(196)는 마지막 렌즈인 제4렌즈(117)와 이미지 센서(192) 사이에 배치될 수 있다. 상기 광학필터(196)는 렌즈(111,113,115,117)들을 통과한 광에 대해 특정 파장 범위에 해당하는 광을 필터링할 수 있다. 상기 광학필터(196)는 적외선을 차단하는 적외선(IR) 차단 필터 또는 자외선을 차단하는 자외선(UV) 차단 필터일 수 있으나, 실시예는 이에 한정되지 않는다. 상기 광학필터(196)는 이미지 센서(192) 위에 배치될 수 있다.

커버 글라스(194)는 상기 광학 필터(196)와 이미지 센서(196) 사이에 배치되며, 상기 이미지 센서(196)의 상부를 보호하며 이미지 센서(196)의 신뢰성 저하를 방지할 수 있다.

상기 카메라 모듈(1000)은 렌즈 홀더(101,103)의 외부에 하우징(미도시)이 더 결합될 수 있다. 상기 카메라 모듈(1000)은 구동부재(미도시)를 포함할 수 있으며, 상기 구동부재는 렌즈들 중 적어도 하나를 갖는 홀더를 광축(Lz) 방향 또는/및 광축(Lz) 방향과 직교되는 방향으로 이동시키거나, 틸트시켜 줄 수 있다. 상기 카메라 모듈(1000)은 AF(Auto Focus) 기능 또는/및 OIS(Optical Image Stabilizer) 기능을 포함할 수 있다.

상기 온도 센서(213)는 상기 카메라 모듈(1000)의 주변 온도를 검출할 수 있다. 상기 검출된 온도는 카메라 모듈(1000)의 내부 또는 외부의 온도를 검출할 수 있으며, -50도에서 125도의 범위까지 검출할 수 있다. 상기 카메라 모듈(1000)은 차량, 비행기, 선박, 휴대 단말기와 같은 이동체에 적용될 수 있으며, 예컨대 차량인 경우, 외부 환경에 의해 온도 편차가 클 수 있다. 이때의 기준 온도는 차량 내의 온도일 수 있다.

상기 온도 보상부(211)는 상기 온도 센서(213)로부터 검출된 온도를 기초로 구동부(들)의 구동 모드를 제어하게 된다. 상기 저장부(215)는 상기 검출된 온도와 상기 온도에 따른 온도 보상률이 매칭되어 저장될 수 있다.

예컨대, 도 6과 같이 구간별 온도 보상률은 기준 온도를 기초로 기준(Ref) 온도보다 낮은 온도일 때 보상하기 위한 제1모드(Status 1-3)와, 기준(Ref) 온도보다 높은 온도일 때 보상하기 위한 제2모드(Status 5-8)로 설정할 수 있다. 상기 기준(Ref) 온도는 실내 온도 예컨대, 10도 내지 30도의 범위 또는 15도 내지 25도의 범위일 수 있으며, 바람직하게 20도±10도일 수 있다. 상기 제1모드(Status 1-3)는 기준(Ref) 온도보다 낮은 온도로서, 구간별 온도는 10도부터 -50도까지의 범위를 적어도 3 구간으로 구분할 수 있으며, 제1구간(Status 1)은 10 내지 -10도의 범위이며, 제2구간(Status 2)은 -10도 내지 -30도의 범위이며, 제3구간(Status 3)은 -30도 내지 -50도의 범위일 수 있다. 상기 제1 내지 제3구간(Status 1-3)의 구간별 기준 온도는 0도, -20도 및 -40도일 수 있으며, 구간별 온도의 편차는 ±10도일 수 있다. 상기 제2모드는 기준(Ref) 온도보다 높은 온도로서, 구간별 온도는 30도부터 100도까지의 범위를 적어도 4 구간으로 구분할 수 있으며, 구간별 온도를 보면, 제1구간(Status 5)은 30 내지 50도의 범위이며, 제2구간(Status 6)은 50도 내지 70도의 범위이며, 제3구간(Status 7)은 70도 내지 90도의 범위이며, 제4구간(Status 8)은 제90도 내지 110도의 범위일 수 있다. 상기 제1 내지 제4구간(Status 5-8)의 구간별 기준 온도는 40도, 60도, 80도 및 100도일 수 있으며, 구간별 온도의 편차는 ±10도일 수 있다.

발명의 다른 예는 구간별 온도 보정률은 각 구간(status 1-8)의 평균 온도 변화량으로 보정할 수 있다. 예컨대, 기준 온도보다 낮은 제1구간(Status 1)에서 10도의 온도 보정율과 -10도의 온도 보정률의 평균 값으로 온도 보정률을 설정할 수 있고, 이러한 방식으로 기준 온도보다 낮은 제 2내지 제3 구간 각각의 평균 온도 보정률을 설정할 수 있다. 또한 기준온도 보다 높은 제1구간(Status 5)에서 30도의 온도 보정률과 50도의 온도 보정률의 평균 값으로 해당 구간의 온도 보정률을 설정할 수 있고, 이러한 방식으로 기준 온도보다 높은 제2 내지 제4 구간 각각의 평균 온도 보정률로 보정할 수 있다.

발명의 다른 예는 상기 평균 온도 보정률의 계산에 있어서, 기준보다 낮은 각 구간에서는 상대적으로 낮은 온도의 보정률에 가중치를 더 주고, 기준보다 높은 각 구간에서는 상대적으로 높은 온도의 보정률에 가중치를 더 줄 수 있다. 예컨대, 기준 온도보다 낮은 제1구간(Status 1)에서 10도의 온도 보정율에 가중치를 30%를 주고, -10도의 온도 보정률에 가중치를 70%의 가중치를 두고, 이들 평균 값으로 온도 보정률을 설정할 수 있고, 이러한 방식으로 기준 온도보다 낮은 제 2내지 제3 구간 각각의 가중치가 더해진 평균 온도 보정률을 설정할 수 있다. 또한 기준온도 보다 높은 제1구간(Status 5)에서 30도의 온도 보정률에 30%의 가중치를 두고 50도의 온도 보정률에 70%의 가중치를 더 주어, 이들 평균 값으로 해당 구간의 온도 보정률을 설정할 수 있고, 이러한 방식으로 기준 온도보다 높은 제2 내지 제4 구간 각각의 평균 온도 보정률로 보정할 수 있다.

상기 온도 보상부(211)는 상기 검출된 온도를 기초로, 상기 저장부(215)에 저장된 기준 모드, 상기 제1모드의 구간별(Status 1-3) 온도 보상률, 상기 제2모드의 구간별(Status 1-3) 온도 보상률과 비교하여, 매칭되는 온도로 구동 모드를 결정할 수 있다. 또는 온도 보상부(211)는 각 구간별 평균 온도 보상율을 기초로 BFL의 위치를 제어할 수 있다.

상기 온도 보상부(211)는 상기 구동 모드에 따라 적어도 하나의 구동부(141,151,161)를 제어할 수 있다. 예컨대, 제1제어신호(F1)에 의해 제1구동부(141)를 구동할 경우, 상기 제4렌즈(117)의 센서 측면과 상기 이미지 센서(192) 사이의 광축(Lz) 거리 즉, BFL(Back focal length)를 증가 또는 감소시켜 줄 수 있다. 바람직하게, 상기 제4렌즈(117)가 온도 변화에 따라 수축 또는 팽창하므로, 기준 BFL이 감소되거나 증가될 수 있다.

이때 상기 온도 보상부(211)는 검출된 온도가 기준 온도보다 낮은 제1모드의 어느 한 구간인 경우, 상기 제4렌즈(117)는 수축될 수 있고 이로 인해 상기 BFL은 기준 값보다 증가될 수 있으며, 상기 온도 보상부(211)에 의해 상기 BFL의 온도 보상율에 따라 상기 BFL이 증가되도록 구동부(141,151)를 제어할 수 있다. 반대로, 상기 온도 보상부(211)는 검출된 온도가 기준 온도보다 높은 제2모드의 어느 한 구간인 경우, 상기 제4렌즈(117)는 팽창될 수 있고 이로 인해 상기 BFL은 기준 값보다 감소될 수 있으며, 상기 온도 보상부(211)에 의해 상기 BFL의 온도 보상율에 따라 상기 BFL이 감소되도록 제1구동부(141,151)를 제어할 수 있다.

상기 온도 보상부(211)는 제1,2모드일 때의 광축(Lz) 방향으로 ±0.2mm 범위로 가동자를 이동시켜 줄 수 있다. 또한 상기 온도 변화에 따른 BFL의 변동량은 최소 ±20㎛ 범위이며, 최대 ±100㎛일 수 있다. 또한 온도 보정률은 최저 온도일 때 최소 5%에서 최대 14.3%로 보정할 수 있고, 최고 온도일 때 최저 5%에서 최대 14.3%로 보정할 수 있다.

상기 구간별 온도 보정률은 하기 수학식 1로 나타낼 수 있다.

[수학식 1]

온도 보정률 = Abs{((기준 BFL)-(보정된 구동부 위치))/(기준 BFL) × 100}

상기 Abs는 절대 값이며, 보정된 구동부 위치는 제1구동부(141)의 가동자의 위치를 이미지 센서로부터 측정한 광축 거리이다. 상기 (기준 BFL)-(보정된 구동부 위치)의 값은 보정량일 수 있다.

상기 제1구동부(141)는 제1제어신호(F1)가 입력되면, 상기 제4렌즈(117)를 광축(Lz) 방향으로 업(Up) 또는 다운(Down)시켜 줄 수 있다. 상기 제2구동부(151)는 제2제어신호(F2)가 입력되면, 메인 기판(190)을 광축(Lz) 방향으로 업 또는 다운시켜 줄 수 있다. 상기 제3구동부(161)는 제3제어신호(F3)가 입력되면, 상기 제1렌즈 홀더(101) 또는 내부 어느 한 렌즈(111,113,115)를 광축(Lz) 방향으로 업 또는 다운시켜 줄 수 있다. 여기서, 상기 제3구동부(161)가 구동될 경우, 온도 변화에 따라 카메라 모듈(1000)의 TTL(Total track length)의 변화를 조절하거나, 상기 BFL 변화에 따른 TTL을 축소 또는 증가시켜 줄 수 있다. 상기 TTL은 제1렌즈(111)의 물체측 면에서 상기 이미지 센서(192)까지의 광축(Lz) 거리이다.

발명의 실시 예에 따른 카메라 시스템은 온도 변화에 따른 카메라 모듈(1000) 내의 BFL 변화를 온도별로 보상하여 해상력 저하 또는 성능 저하를 방지할 수 있다. 또한 광축(Lz) 방향으로의 이동을 제어하여 전체 광학계의 온도 변화에 따른 광축(Lz) 거리를 제어할 수 있다. 또한 상기 카메라 모듈(1000)은 온도 보상과 함께 다른 구동부재를 이용하여, 제1렌즈 홀더(101) 또는 상기 제2렌즈 홀더(103)를 상기 광축(Lz)에 직교하는 적어도 한 방향 또는 두 방향으로의 이동시켜 주어, AF 또는/및 OIS(Optical Image Stabilizer) 보정할 수 있다. 여기서, 상기 AF 또는/및 OIS 보정은 상기 광축(z) 방향과, X축과 Y축 방향에 대해 제1구동부(141)를 이용하여 보정할 수 있다.

여기서, 카메라 모듈(1000)의 TTL은 9 mm 이하 예컨대, 6 mm 내지 9 mm 범위일 수 있으며, BFL은 상기 TTL의 10% 내지 22%의 범위일 수 있다. 예컨대, 상기 BFL은 카메라 모듈(1000) 내에서 0.7mm 내지 2mm 범위일 수 있다. 이러한 BFL은 상기 이미지 센서(192)에 가장 인접한 렌즈가 팽창 또는 수축될 때, 최대 0.2mm로 이동될 수 있다. 즉, 이미지 센서(192)에 가장 인접한 제4렌즈(117)는 수축될 때, 상기 제4렌즈(117)의 센서 측 면과 상기 이미지 센서(192) 사이의 광축 거리(BFL)는 물체측 방향으로 최대 0.1mm로 감소될 수 있으며, 상기 제4렌즈(117)가 팽창될 때 상기 제4렌즈(117)의 센서 측 면과 상기 이미지 센서(192) 사이의 광축 거리(BFL)는 센서측 방향으로 최대 0.1mm로 증가될 수 있다. 따라서, 제1구동부(141)에 의한 온도 보정 량을 x라고 하면, -0.1 ≤ x ≤0.1 범위(단위 mm)로 조절할 수 있다.

만약, 카메라 모듈(1000)이 적용되는 장치의 온도가 최소 -40도이고, 최대 100도일 때, 상기 온도 보정 량을 -0.1 ≤ x ≤0.1, 단위 mm로 만족할 경우, 하기 표 1과 구해질 수 있으며, 기준 온도는 20도를 기준으로 할 수 있으며, 기준 온도일 때 BFL의 변화는 없는 것으로 볼 수 있다.

표 1은 카메라 모듈(1000)의 주변 온도에 따라 BFL 보정률을 나타낸 표이다.

온도(℃)	Max (%)	Min (%)
-40	-5.0%	-14.3%
20	0%	0%
100	14.3%	5.0%

표 1과 같이, 카메라 모듈(1000)의 주변 온도가 기준 온도(예, 20도)이면, 보정률은 0이며, 최저 온도(-40도)일 때 BFL의 보정률은 최대 -5% 이고, 최소 -14.3%로 이동시켜 줄 수 있다. 온도가 최고 온도(100도)일 때, BFL의 보정률은 최대 14.3% 이고, 최소 5%로 이동시켜 줄 수 있다. 여기서, 상기 보정률이 음(-1)인 값은 마지막 렌즈가 수축되고 기준 BFL이 증가되므로, 상기 제1구동부(141) 또는 제2구동부(151)를 구동시켜 상기 BFL이 감소되는 방향으로 이동하는 값이다. 상기 보정률이 양(+)인 값은 마지막 렌즈가 팽창되고 기준 BFL이 감소되므로, 상기 제1구동부(141) 또는 제2구동부(151)를 구동시켜 상기 BFL이 증가되는 방향으로 이동하는 값이다. 이러한 온도 변화에 따라 카메라 모듈(1000)의 주변 온도를 검출하고, 상기 검출된 주변 온도에 의한 마지막 렌즈(117)의 팽창 또는 수축 정도를 예측하여 BFL를 계산하고, 상기 계산된 BFL이 기준 BFL이 될 수 있도록 제1구동부(141) 또는 제2구동부(151)의 위치를 변화시켜 줄 수 있다.

표 2는 발명의 실시 예에서 기준 BFL이 0.7 mm인 경우, 최소 온도 및 최대 온도일 때의 BFL 변화량, 유효초점거리(EFL) 변화량, 카메라 모듈(1000)의 총 BFL 변화량, 보정된 구동부 위치를 나타낸 표이다. 이때 제1,2렌즈 홀더 중 적어도 하나 또는 모두는 알루미늄 재질로서, 열 팽창계수(CTE)는 23.6인 경우이다.

온도(℃)	Optical BFL change(㎛)	EFL (mm)	총 BFL변화량 (㎛)	보정된 구동부 위치(mm)	보정률
-40	-93.1	4.8686	-100.0	0.6	-14.3%
20	0.0	4.9946	0.0	0.7	0
100	90.4	5.0956	100.0	0.8	14.3%

표 2에서, 광학 BFL 변화량은 기준 BFL이 1.8 mm인 경우, 온도가 최소 및 최대일 때 BFL의 변화는 실제 변화되는 BFL 값으로서, 최소 -93.1㎛과 최대 90.4㎛로 변화될 수 있다. 이에 따라 카메라 모듈(1000)의 전체 BFL의 변화량은 최대 ±100 ㎛로 설정할 수 있으며, 보정률은 최소 -14.3%에서 최대 14.3%로 설정해 줄 수 있다.

표 3는 발명의 실시 예에서 기준 BFL이 2 mm인 경우, 최소 온도 및 최대 온도일 때의 BFL 변화량, 유효초점거리(EFL) 변화량, 카메라 모듈(1000)의 총 BFL 변화량, 보정된 BFL의 위치를 나타낸 표이다. 이때 제1,2렌즈 홀더 중 적어도 하나 또는 모두는 알루미늄 재질로서, 열 팽창계수(CTE)는 23.6인 경우이다.

온도(℃)	Optical BFL change(㎛)	EFL(mm)	총 BFL변화량 (㎛)	보정된 구동부 위치 (mm)	보정률
-40	-93.1	4.8686	-100.0	1.9	-5.0%
20	0.0	4.9946	0.0	2.0	0
100	90.4	5.0956	100.0	2.1	5.0%

표 3에서, 광학 BFL 변화량은 기준 BFL이 1.8 mm인 경우, 온도가 최소 및 최대일 때 BFL의 변화는 실제 변화되는 BFL 값으로서, 최소 -93.1㎛과 최대 90.4㎛로 변화될 수 있다. 이에 따라 카메라 모듈(1000)의 전체 BFL의 변화량은 최대 ±100 ㎛로 설정할 수 있으며, 보정률은 최소 -5.3%에서 최대 5.3%로 설정해 줄 수 있다. 이때 제1,2렌즈 홀더 중 적어도 하나 또는 모두는 알루미늄 재질로서, 열 팽창계수(CTE)는 23.6인 경우이다.

표 4는 발명의 실시 예에서 기준 BFL이 1.8 mm인 경우, 최소 온도 및 최대 온도일 때의 BFL 변화량, 유효초점거리(EFL) 변화량, 카메라 모듈(1000)의 총 BFL 변화량, 보정된 BFL의 위치를 나타낸 표이다. 이때 제1,2렌즈 홀더 중 적어도 하나 또는 모두는 알루미늄 재질로서, 열 팽창계수(CTE)는 23.6인 경우이다.

온도(℃)	Optical BFL change(㎛)	EFL(mm)	총 BFL변화량 (㎛)	보정된 구동부 위치(mm)	보정률
-40	-93.1	4.8686	-100.0	1.7	-5.56%
20	0.0	4.9946	0.0	1.8	0.00%
100	90.4	5.0956	100.0	1.9	5.56%

표 4에서 광학 BFL 변화량은 기준 BFL이 1.8 mm인 경우, 온도가 최소 및 최대일 때 BFL의 변화는 실제 변화되는 BFL 값으로서, 최소 -93.1㎛과 최대 90.4㎛로 변화될 수 있다. 이에 따라 카메라 모듈(1000)의 전체 BFL의 변화량은 최대 ±100 ㎛로 설정할 수 있으며, 보정률은 최소 -5.3%에서 최대 5.3%로 설정해 줄 수 있다. 그리고, 마지막 렌즈의 재질의 열 팽창계수(CTE)는 23.6인 경우이다.

상기 표 2 내지 표 4에서 보정된 구동부 위치는 상기 BFL의 증가 또는 감소에 의해 기준 BFL로 보정될 때, 상기 제2렌즈 홀더의 주변에 장착되는 제1구동부(141)의 가동자와 이미지 센서 사이의 광축 거리를 나타낸 값이다.

표 5 및 도 8은 기준 BFL이 0.7 mm 내지 2 mm의 범위 중 어느 하나일 때, 온도에 따른 보정 거리 즉, 10㎛ 내지 90㎛ 범위 내에서의 보정률을 나타낸 테이블이다.

기준 BFL(mm)	10㎛	20㎛	30㎛	40㎛	50㎛	60㎛	70㎛	80㎛	90㎛
0.7	1.43%	2.86%	4.29%	5.71%	7.14%	8.57%	10.00%	11.43%	12.86%
0.8	1.25%	2.50%	3.75%	5.00%	6.25%	7.50%	8.75%	10.00%	11.25%
0.9	1.11%	2.22%	3.33%	4.44%	5.56%	6.67%	7.78%	8.89%	10.00%
1	1.00%	2.00%	3.00%	4.00%	5.00%	6.00%	7.00%	8.00%	9.00%
1.1	0.91%	1.82%	2.73%	3.64%	4.55%	5.45%	6.36%	7.27%	8.18%
1.2	0.83%	1.67%	2.50%	3.33%	4.17%	5.00%	5.83%	6.67%	7.50%
1.3	0.77%	1.54%	2.31%	3.08%	3.85%	4.62%	5.38%	6.15%	6.92%
1.4	0.71%	1.43%	2.14%	2.86%	3.57%	4.29%	5.00%	5.71%	6.43%
1.5	0.67%	1.33%	2.00%	2.67%	3.33%	4.00%	4.67%	5.33%	6.00%
1.6	0.63%	1.25%	1.88%	2.50%	3.13%	3.75%	4.38%	5.00%	5.63%
1.7	0.59%	1.18%	1.76%	2.35%	2.94%	3.53%	4.12%	4.71%	5.29%
1.8	0.56%	1.11%	1.67%	2.22%	2.78%	3.33%	3.89%	4.44%	5.00%
1.9	0.53%	1.05%	1.58%	2.11%	2.63%	3.16%	3.68%	4.21%	4.74%
2	0.50%	1.00%	1.50%	2.00%	2.50%	3.00%	3.50%	4.00%	4.50%

표 5와 같은, 기준 BFL별(예, 0.7 mm 내지 2 mm의 범위), 온도에 따른 보정 거리(예, 10㎛ 내지 90㎛ 범위) 내에서의 보정률은 저장부(215)에 저장될 수 있고, 온도 보상부(211)는 검출된 온도와 상기 기준 EFL별 보정 거리를 기초로 온도 보상을 통해 BFL을 증가 또는 감소시켜 기준 BFL이 되도록 제어할 수 있다.

도 6의 표와 같이, 최저 온도에서 최대 온도까지를 복수의 구간(status 1- status 8)으로 나누고, 각 구간별 기준 온도를 기초로 ±10도의 온도 범위를 설정하고, 각 구간별 온도 보정률은 -40도일 때 절대 값으로 나타내면, 5% 내지 14.3% 범위로 보정할 수 있으며, 20도일 때 기준 값이므로 보정은 없으며, 최대 100도일 때 절대 값으로 나타내면 5% 내지 14.3%로 설정할 수 있다. 이러한 구간별 온도 보정 테이블은 저장부(215)에 저장될 수 있다.

도 7과 같이, 발명의 실시 예는 온도가 최저 -40도일 최소 -5%의 지점, 최대 -14.3%의 지점과, 온도가 최고 100도일 때 최소 5%인 지점, 최소 14.3%인 지점을 연결한 영역 내에서 마지막 렌즈(117)의 온도 변화 또는 BFL 변화에 따라 BFL을 증가 또는 감소되도록 제1 또는 제2구동부(141,151)를 구동시켜 주어, 일정한 기준 BFL로 유지할 수 있다. 이에 따라 온도 변화에 따른 카메라 모듈의 광학 성능의 변화를 억제할 수 있다.

도 3 및 도 4는 도 1의 카메라 시스템에서 제1구동부의 상세 구성을 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 제2구동부(151)의 상세 구성을 설명하기 위한 도면이며, 각 렌즈들의 구조는 개략적으로 도시하였으며, 중복 설명은 생략하기로 한다.

도 3을 참조하면, 제1렌즈 홀더(101)의 렌즈(L1,L2)와 제2렌즈 홀더(103)의 렌즈(L3)는 광축(Lz)으로 정렬될 수 있다. 상기 제2렌즈 홀더(103)의 외측에는 하우징(105)이 배치되며, 상기 하우징(105)은 상기 메인 기판(190) 상에서 상기 제1렌즈 홀더(101)의 외측으로 연장될 수 있다.

상기 제1구동부(141)는 제2렌즈 홀더(103)의 내부 렌즈(L3)와 이미지 센서(192) 사이의 광축 거리(BFL)를 조절할 수 있다. 상기 제1구동부(141)는 서로 반대측에 배치된 제1액츄에이터(141A) 및 제2액츄에이터(141B)를 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2액츄에이터(141A,141B)는 자석(41) 및 코일(42)을 포함할 수 있으며, 상기 자석(41)은 제2렌즈 홀더(103) 양측에 각각 결합되며, 상기 코일(42)은 하우징(105) 내측에 배치되며, 상기 제2렌즈 홀더(103) 양측에 각각 배치된 상기 자석(41)들과 대향되게 배치될 수 있다.

상기 제1 및 제2액츄에이터(141A,141B)는 제2렌즈 홀더(103)와 상기 하우징(105) 사이를 연결하고 지지하는 스프링 부재(45)를 포함할 수 있다. 상기 스프링 부재(45)는 상기 제2렌즈 홀더(103)의 상단 또는/및 하단과 상기 하우징(105) 사이에 연결될 수 있다. 상기 스프링 부재(45)는 라인 스프링 또는 판 스프링으로 구현될 수 있으며, 상기 제2렌즈 홀더가 광축(Lz) 방향으로 이동할 때, 광축(Lz)에서의 이탈을 방지하며 지지하게 된다.

상기 각각의 코일(42) 내측에는 홀 센서(미도시)를 포함할 수 있으며, 상기 홀 센서는 가동하는 코일(42)의 위치를 설정하기 위한 위치 센서일 수 있다. 또한 상기 제1,2액츄에이터(141A,141B)는 상기 코일(42)들 각각의 외측에 요크(미도시)를 포함할 수 있다.

상기 온도 보상부(211)에 의해 감지된 온도를 기초로 제어 신호가 입력되면, 상기 제1,2액츄에이터(141A,141B)는 상기 코일(42)과 자석(41) 사이의 전자기적인 영향력에 의해 상기 자석(41)들이 상기 제2렌즈 홀더(103)와 함께 광축(Lz) 방향으로 업 또는 다운하게 된다. 이때 상기 스프링 부재(45)는 상기 제2렌즈 홀더(103)의 광축(Lz) 방향의 이동을 지지하며, 상기 제2렌즈 홀더(103)의 렌즈(L3)와 상기 이미지 센서(192) 사이의 광축 거리(BFL)는 증가 또는 감소하게 된다. 따라서, 상기 제2렌즈 홀더(103)의 마지막 렌즈(L3)와 상기 이미지 센서(192) 사이의 거리(BFL)는 온도에 의해 상기 마지막 렌즈(L3)가 팽창 또는 수축하더라도, 일정하게 유지될 수 있다. 이에 따라 카메라 모듈(1000)은 상기 구성에 의해 온도가 가변되더라도, 광학 성능의 변화를 억제할 수 있다.

도 4와 같이, 제1구동부(141)는 제1 및 제2액츄에이터(141A,141B)를 포함할 수 있으며, 상기 제1,2액츄에이터(141A,141B)는 상기 제2렌즈 홀더(103)의 양측과 상기 하우징(105)의 내측 사이에 배치된 볼 베어링(48)을 포함할 수 있다. 상기 볼 베어링(48)은 상기 제2렌즈 홀더(103)의 양측에 복수로 배치될 수 있으며, 상기 제2렌즈 홀더(103)가 광축(Lz) 방향으로 이동될 때 가이드할 수 있다. 상기 볼 베어링(48)은 서로 다른 축 방향에서 상기 제2렌즈 홀더(103)의 이탈을 방지할 수 있다.

상기 온도 보상부(211)에 의해 감지된 온도를 기초로 제어 신호가 입력되면, 상기 제1,2액츄에이터(141A,141B)는 상기 코일과 자석 사이의 전자기적인 영향력에 의해 상기 자석(41)들이 상기 제2렌즈 홀더(103)와 함께 광축(Lz) 방향으로 업 또는 다운하게 된다. 이때 상기 볼 베어링(48)은 상기 제2렌즈 홀더(103)의 이동을 가이드하며, 상기 제2렌즈 홀더(103)의 렌즈(L3)와 상기 이미지 센서(192) 사이의 광축 거리(BFL)는 증가 또는 감소하게 된다. 따라서, 상기 제2렌즈 홀더(103)의 마지막 렌즈(L3)와 상기 이미지 센서(192) 사이의 거리(BFL)는 온도에 의해 상기 마지막 렌즈(L3)가 팽창 또는 수축하더라도, 일정하게 유지될 수 있다. 이에 따라 카메라 모듈(1000)은 상기 구성에 의해 온도가 가변되더라도, 광학 성능의 변화를 억제할 수 있다.

도 5를 참조하면, 제2구동부(151)는 제1 및 제2액츄에이터(151A,151B)를 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2액츄에이터(151A,151B)는 자석(51), 코일(52) 및 스프링 부재(55)를 포함할 수 있다. 상기 자석(51)은 상기 메인 기판(190)의 양측 또는 하측에 배치될 수 있으며, 상기 코일(52)은 상기 하우징(105)의 하부에 배치될 수 있다. 상기 하우징(105)은 외측으로 연장 지지부(105A)를 더 포함하여, 상기 연장 지지부(105A)는 코일(52) 및 자석(51)이 배치되는 바닥 부분을 보호할 수 있다.

여기서, 상기 카메라 모듈(1000)의 렌즈(L1-L3)들은 제1렌즈 홀더(101) 내에 결합되거나, 서로 다른 렌즈 홀더에 결합될 수 있다. 또한 서로 다른 렌즈 홀더들 중 어느 하나는 AF 또는/및 OIS 구동을 위해 이동될 수 있다. 상기 제1렌즈 홀더(101)의 하단부(101A)는 별도로 결합되어, 마지막 렌즈(L3) 또는/및 광학 필터가 결합된 후, 마지막 렌즈(L3) 또는/및 광학 필터의 이탈을 방지할 수 있다.

상기 온도 보상부(211)에 의해 감지된 온도를 기초로 제어 신호가 입력되면, 상기 제2구동부(151)의 제1,2액츄에이터(151A,151B)는 상기 코일(52)과 자석(51) 사이의 전자기적인 영향력에 의해 상기 자석(51)들이 상기 메인 기판(190)과 함께 광축(Lz) 방향으로 업 또는 다운하게 된다. 이때 상기 스프링 부재(55)는 상기 메인 기판(190)의 이동을 가이드하며, 상기 메인 기판(190) 상에 배치된 이미지 센서(192)와 마지막 렌즈(L3) 사이의 광축 거리(BFL)는 증가 또는 감소하게 된다. 따라서, 상기 이미지 센서(192)와 마지막 렌즈(L3) 사이의 광축 거리(BFL)는 온도에 의해 상기 마지막 렌즈(L3)가 팽창 또는 수축하더라도, 일정하게 유지될 수 있다. 이에 따라 카메라 모듈(1000)은 상기 구성에 의해 온도가 가변되더라도, 광학 성능의 변화를 억제할 수 있다.

발명의 실시 예는 제3구동부(161)는 별도로 도시하지 않았지만, 자석, 코일 및 지지부재(스프링 또는 볼 베어링)을 갖는 복수의 액츄에이터로 구현될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

발명의 실시 예에 따른 카메라 시스템은 온도 센서(213)에 의해 검출된 온도와 온도 보상부(211)에 의해 BFL의 변화를 예측, 계산하고, 기준 BFL로 보상을 위한 제어 신호에 의해 제1구동부(141) 또는 제2구동부(151)의 액츄에이터의 이동 량은 도 7의 영역 내에서 보정될 수 있다.

도 9 및 도 1을 참조하면, 온도 보상부(211)에 의해 BFL 보상 방법은, 온도 센서(213)에 의해 카메라 모듈(100)의 주변 온도를 검출하며(S1), 상기 검출된 주변 온도와 저장부(215)에 저장된 온도 보성 테이블을 비교 및 매칭하게 된다(S2). 이때 상기 주변 온도가 기준 모드인 경우, 기준 BFL로 유지하도록 제어하며(S3), 기준 온도보다 낮은 제1온도인 경우 BFL이 증가되도록 카메라 모듈의 제1 또는 2구동부(141,151)에 구동력을 제공하며(S4), 기준 온도보다 높은 제2온도인 경우, BFL이 감소되도록 카메라 모듈의 제1 또는 2구동부(141,151)에 구동력을 제공하는 단계(S5)로 진행될 수 있다.

발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈은 100도 이하의 ADAS 카메라 모듈, 광각 카메라 모듈, DMS 카메라 모듈 등에도 적용될 수 있다. 상기 ADAS(Advanced Driver Assistance System) 카메라 모듈은 TTL이 15mm 내지 45mm 범위이며, 광각 카메라 모듈은 TTL이 10mm 내지 17mm 범위일 수 있으며, DMS(Driver Monitoring System) 카메라 모듈은 TTL이 8mm 내지 12mm 범위일 수 있다. 이러한 카메라 모듈은 BFL의 보정률에 대해 TTL의 10% 내지 22%의 범위로 보정할 수 있다.

도 10을 참조하면, 발명의 실시 예에 따른 차량용 카메라 시스템은, 영상 생성부(11), 제1 정보 생성 부(12), 제2 정보 생성부(21,22,23,24) 및 제어부(14)를 포함한다. 상기 영상 생성부(11), 제1 정보 생성 부(12), 제2 정보 생성부(21,22,23,24) 중 적어도 하나는 실시 예에 개시된 카메라 모듈(1000) 및 온도 보상부(211)에 의해 제어될 수 있다.

영상 생성부(11)는 자차량에 배치되는 적어도 하나의 카메라를 포함할 수 있으며, 자차량의 전방을 촬영하여 자차량의 전방영상을 생성할 수 있다.

또한, 영상 생성부(11)는 자차량의 전방뿐만 아니라 하나 이상의 방향에 대한 자차량의 주변을 촬영하여 자차량의 주변영상을 생성할 수 있다. 여기서, 전방영상 및 주변영상은 디지털 영상일 수 있으며, 컬러 영상, 흑백 영상 및 적외선 영상 등을 포함할 수 있다. 또한 전방영상 및 주변영상은 정지영상 및 동영상을 포함할 수 있다. 영상 생성부(11)는 운전자 영상, 전방영상 및 주변영상을 제어부(14)에 제공한다. 이어서, 제1 정보 생성부(12)는 자차량에 배치되는 적어도 하나의 레이더 또는/및 카메라를 포함할 수 있으며, 자차량의 전방을 감지하여 제1 감지정보를 생성한다. 구체적으로, 제1 정보 생성부(12)는 자차량에 배치되고, 자차량의 전방에 위치한 차량들의 위치 및 속도, 보행자의 여부 및 위치 등을 감지하여 제1 감지정보를 생성한다.

제1 정보 생성부(12)에서 생성한 제1 감지정보를 이용하여 자차량과 앞차와의 거리를 일정하게 유지하도록 제어할 수 있고, 운전자가 자차량의 주행 차로를 변경하고자 하는 경우나 후진 주차 시와 같이 기 설정된 특정한 경우에 차량 운행의 안정성을 높일 수 있다. 제1 정보 생성부(12)는 제1 감지정보를 제어부(14)에 제공한다.

이어서, 제2 정보 생성부(21,22,23,24)는 영상 생성부(11)에서 생성한 전방영상과 제1 정보 생성부(12)에서 생성한 제 1 감지정보에 기초하여, 자차량의 각 측면을 감지하여 제2 감지정보를 생성한다. 구체적으로, 제2 정보 생성부(21,22,23,24)는 자차량에 배치되는 적어도 하나의 레이더 또는/및 카메라를 포함할 수 있으며, 자차량의 측면에 위치한 차량들의 위치 및 속도를 감지하거나 영상을 촬영할 수 있다. 여기서, 제2 정보 생성부(21,22,23,24)는 자차량의 전방 및 후방의 양 측에 각각 배치될 수 있다.

이러한 차량용 카메라 시스템은 자차량의 전방, 후방, 각 측면 또는 모서리 영역을 통해 획득된 정보를 이용하여 사용자에게 제공하거나 처리하여 자동 운전 또는 주변 안전으로부터 차량과 물체를 보호할 수 있다.

이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

101: 제1 렌즈 홀더 103: 제2 렌즈 홀더
105: 하우징 111,113,115,117,L1,L2,L3: 렌즈
110: 제1렌즈 군 120: 제2렌즈 군
140,141,15,161: 구동부 141A,141B,151A,151B: 액츄에이터
211: 온도 보상부 213: 온도 센서
215: 저장부
190: 메인 기판 192: 이미지 센서
194: 커버 글라스 196: 광학필터
1000: 카메라 모듈

Claims

이미지 센서, 적어도 하나의 렌즈를 갖는 제1렌즈 홀더, 상기 이미지 센서와 상기 제1렌즈 홀더 사이에 배치되며 상기 이미지 센서에 인접한 제1렌즈를 갖는 제2렌즈 홀더, 및 상기 제2렌즈 홀더를 광축 방향으로 이동시키는 구동부를 갖는 카메라 모듈;
상기 카메라 모듈의 주변 온도를 검출하는 온도 센서;
주변 온도에 따라 상기 제1렌즈와 상기 이미지 센서 사이의 광축 거리의 보정률이 저장된 저장부;
상기 주변 온도와 상기 저장부의 보정률을 이용하여 상기 구동부를 구동하여, 상기 제1렌즈와 상기 이미지 센서 사이의 광축 거리를 조절하는 온도 보상부를 포함하는 카메라 시스템.
복수의 렌즈를 갖는 제1렌즈 홀더, 메인 기판, 상기 메인 기판 상에 배치된 이미지 센서, 상기 메인 기판을 광축 방향으로 이동시키는 구동부를 갖는 카메라 모듈;
상기 카메라 모듈의 주변 온도를 검출하는 온도 센서;
주변 온도에 따라 복수의 렌즈 중 상기 이미지 센서에 인접한 제1렌즈와 상기 이미지 센서 사이의 광축 거리의 보정률이 저장된 저장부;
상기 주변 온도와 상기 저장부의 보정률을 이용하여 상기 구동부를 구동하여, 상기 제1렌즈와 상기 이미지 센서 사이의 광축 거리를 조절하는 온도 보상부를 포함하는 카메라 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 구동부는 서로 대향되는 코일 및 자석을 갖는 복수의 액츄에이터를 포함하는, 카메라 시스템.
제3항에 있어서,
상기 카메라 모듈은 상기 이미지 센서의 외측에 배치된 하우징을 포함하며,
상기 하우징은 상기 구동부의 코일이 결합되는, 카메라 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 온도 보상부는 기준 온도보다 낮게 검출된 온도이면, 상기 구동부를 구동하여 상기 제1렌즈와 상기 이미지 센서 사이의 광축 거리가 감소되도록 보정하는, 카메라 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 온도 보상부는 기준 온도보다 높게 검출된 온도이면, 상기 구동부를 구동하여 상기 제1렌즈와 상기 이미지 센서 사이의 광축 거리가 증가되도록 보정하는, 카메라 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 구동부의 가동자의 위치는 상기 온도 보상부에 의해 기준 위치로부터 물체측 방향으로 0.1mm 또는 센서측 방향으로 0.1mm로 이동되는 카메라 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1렌즈와 상기 이미지 센서 사이의 거리는 BFL이며,
카메라 모듈 내에서 피사체 가장 가까운 렌즈의 물체측 면에서 이미지 센서 사이의 거리는 TTL이며,
상기 BFL은 상기 검출된 온도 변화에 따라 TTL의 10% 내지 22% 범위 내에서 이동되는, 카메라 시스템.
제8항에 있어서,
상기 보정률은 기준 BFL로부터 5% 내지 14.3% 범위로 물체측 방향 또는 센서측 방향으로 보정되는, 카메라 시스템.
제8항에 있어서,
상기 검출된 온도는 최저 -40도에서 최고 100도 범위이며,
상기 기준 BFL은 상기 검출된 온도가 20±10도의 기준 온도에서의 광축 거리인, 카메라 시스템.
제10항에 있어서,
상기 기준 BFL은 0.7mm 내지 2mm 범위이며,
상기 온도 보상부는 기준 온도에서 최저 온도까지 또는 최고 온도까지 변화될 때, 상기 제1렌즈를 물체측 방향으로 0.1mm 또는 센서측 방향으로 0.1mm로 이동시키는, 카메라 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 이미지 센서와 상기 복수의 렌즈 사이에 커버 글라스; 및
상기 커버 글라스와 상기 복수의 렌즈 사이에 광학필터를 포함하는, 카메라 시스템.
제1항 또는 제2항에 따른 카메라 모듈을 갖는 차량.