WO2023128199A1 - 카메라 모듈 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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WO2023128199A1
WO2023128199A1 PCT/KR2022/016573 KR2022016573W WO2023128199A1 WO 2023128199 A1 WO2023128199 A1 WO 2023128199A1 KR 2022016573 W KR2022016573 W KR 2022016573W WO 2023128199 A1 WO2023128199 A1 WO 2023128199A1
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WO
WIPO (PCT)
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lens
camera module
heater structure
layer
heating
Prior art date
Application number
PCT/KR2022/016573
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English (en)
French (fr)
Inventor
김유신
김기호
김현태
Original Assignee
자화전자(주)
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Filing date
Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B17/00—Details of cameras or camera bodies; Accessories therefor
    • G03B17/02—Bodies
    • G03B17/12—Bodies with means for supporting objectives, supplementary lenses, filters, masks, or turrets
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B17/00—Details of cameras or camera bodies; Accessories therefor
    • G03B17/55—Details of cameras or camera bodies; Accessories therefor with provision for heating or cooling, e.g. in aircraft
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B30/00—Camera modules comprising integrated lens units and imaging units, specially adapted for being embedded in other devices, e.g. mobile phones or vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a camera module and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a camera module capable of preventing dew and frost on a lens surface while minimizing thermal deformation of a lens and a method for manufacturing the same.
  • the present invention was derived from a study conducted as part of the autonomous driving technology development innovation project (R&D) of the Korea Evaluation Institute of Industrial Technology below.
  • a camera module refers to a component that converts an optical signal coming through a lens into an electrical signal using an image sensor and displays the signal on a screen of a device. It was common to be mainly applied to CCTVs, mobile phones, etc., but its application fields are continuously expanding to various fields such as vehicles.
  • a lens which is one of the essential parts of a camera module, is exposed to the outside for photographing a subject and is sensitively affected by the surrounding environment.
  • dew condensation may occur on the surface of the lens.
  • frost may occur on the surface of the lens.
  • the incidence of light waves entering the lens may be hindered by dew or frost on the surface of the lens. Accordingly, a photographed image of the camera module may be distorted, and overall performance of the camera module may be deteriorated.
  • an additional heater for keeping the lens warm is attached to the camera module.
  • a decrease in resolution or a change in optical characteristics may occur due to thermal deformation of the lens.
  • Korean Patent Registration No. 10-2200673 discloses a heater driving device for a surveillance camera. Specifically, a heater driving device capable of efficiently driving a heater of a monitoring camera within a limited power consumption range is disclosed.
  • this type of monitoring camera does not disclose the specific shape and structure of the heater, nor does it disclose a solution for thermal deformation of the lens.
  • Korean Patent Publication No. 10-2018-0006045 discloses a lens assembly and a camera module including the same. Specifically, a lens assembly capable of preventing a heater from overheating and a camera module including the same are disclosed.
  • Patent Document 1 Korea Patent Registration No. 10-2200673 (2021.01.12.)
  • Patent Document 2 Korean Patent Publication No. 10-2018-0006045 (2018.01.17.)
  • One object of the present invention is to provide a camera module capable of preventing dew and frost on the surface of the lens while minimizing thermal deformation of the lens and a manufacturing method thereof.
  • Another object of the present invention is to provide a camera module and a manufacturing method thereof capable of preventing an excessive increase in internal temperature.
  • Another object of the present invention is to provide a camera module and a method of manufacturing the same that can easily remove moisture on the lens surface.
  • Another object of the present invention is to provide a camera module having a heater structure that can be easily applied to a lens structure of various structures and a manufacturing method thereof.
  • a camera module includes a lens structure including a lens for refracting light reflected from a subject; and a heater structure for heating a periphery of the lens, wherein the heater structure includes: a cover portion coupled to a front side of the lens based on an incident direction of light; and a heating layer formed in a ring shape corresponding to the outer periphery of the lens, disposed between the cover part and the lens structure, and positioned radially outside the lens, and transmitting thermal energy to the periphery of the lens.
  • the heater structure may further include a glass layer disposed between the cover part and the heating layer and transmitting light reflected from the subject.
  • the glass layer may selectively transmit light waves within a predetermined wavelength range.
  • the heating layer may include a heating element that converts electrical energy into thermal energy; and a bus bar transmitting electrical energy to the heating element.
  • the heating element may be manufactured by printing PTC ink.
  • the heating element may be formed of an element having a maximum temperature rise of 60°C or more and 80°C or less.
  • the cover unit includes a base portion provided with a protrusion extending in one direction and into which the lens is inserted into the protrusion; and a cap formed in a shape corresponding to the outer circumference of the protrusion, disposed to surround the outer circumference of the protrusion, and having an inner circumferential surface coupled to the outer circumferential surface of the protrusion with a predetermined space therebetween.
  • the heater structure may further include a glass layer formed by insert injection into a space between the base portion and the cap.
  • the heater structure a temperature sensor for measuring the temperature of the heater structure; and a control unit for stopping an operation of the heating layer when a measurement result of the temperature sensor exceeds a preset temperature.
  • the preset temperature may be 60 °C or more and 80 °C or less.
  • a water-repellent coating layer may be formed on the surface of the lens.
  • an anti-reflection (AR) coating layer may be formed on the surface of the lens.
  • the present invention (a) the glass layer is molded by insert injection into the cover portion of the heater structure (insert); (b) fixing the heating layer to one side of the glass layer; And (c) providing a method of manufacturing a camera module, including the step of coupling the heater structure and the housing with the lens structure interposed therebetween.
  • step (a) a step of coupling the protrusion of the base part to the cap with a predetermined space between the inner circumferential surface of the cap may be performed.
  • step (b) a step of printing PTC ink on at least a portion of the heating layer may be performed.
  • step (c) of forming a water repellent coating layer on the surface of the lens may be performed.
  • step (c) may include (c1) combining the heater structure and the housing by a laser welding process.
  • the camera module includes a lens structure and a heater structure for heating the periphery of the lens.
  • the heater structure includes a heating layer that is positioned radially outside the lens and transfers thermal energy to the periphery of the lens.
  • the heater structure can prevent the temperature of the lens from lowering below the dew point.
  • the heater structure transfers thermal energy to the periphery without directly applying heat to the lens, thermal deformation of the lens can be minimized.
  • dew and frost on the surface of the lens can be prevented, and the deterioration of the lens resolution and the change in optical characteristics can be prevented.
  • the heater structure may further include a temperature sensor and a control unit.
  • the control unit may stop the operation of the heating layer when a measurement result of the temperature sensor exceeds a preset temperature.
  • the internal temperature of the camera module including the lens structure may not be excessively increased and may be maintained below a preset temperature.
  • a water-repellent coating layer or an anti-reflection (AR) coating layer may be formed on the surface of the lens.
  • water droplets adhering to the lens surface can be removed while flowing down along the lens surface without spreading or spreading. That is, moisture on the surface of the lens can be easily removed. Furthermore, the reliability of securing the field of view of the camera module can be further improved.
  • the heater structure includes a cover part coupled to the lens with the heating layer interposed therebetween.
  • the cover part includes a base part and a cap coupled to the base part with a predetermined space therebetween. At this time, a glass layer is formed by insert injection into the predetermined space.
  • a heater structure in which the heating layer, the glass layer, and the cover portion are modularized can be formed. Accordingly, the heater structure can be easily applied to lens structures of various structures.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a camera module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view illustrating the camera module of FIG. 1 .
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a heater structure included in the camera module of FIG. 1 .
  • FIG. 4 is a perspective view illustrating the heater structure of FIG. 4 .
  • FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the heater structure of FIG. 4 .
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a heating layer provided in the heater structure of FIG. 4 .
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a manufacturing method of a camera module according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 1 to 6 a camera module 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6 .
  • the camera module 1 receives an optical signal and converts it into an electrical signal to be displayed on the screen of the device.
  • the camera module 1 includes a housing 10, a PCB 20, a lens structure 30, a coupling member 40 and a heater structure 50.
  • the housing 10 forms the exterior of the left and right and top and bottom sides and the rear side of the camera module 1 .
  • the housing 10 has a space in which various components can be accommodated. Accordingly, the components may be physically separated from the outside of the housing 10 by the housing 10 .
  • the housing 10 is formed in the shape of a rectangular parallelepiped open to the front side.
  • the housing 10 is not limited to the illustrated shape and may be formed in various structures.
  • the housing 10 may be formed in a cylindrical shape.
  • the housing 10 may be formed of a highly durable material.
  • the housing 10 may be formed of a polybutylene terephthalate (PBT) material.
  • a connector through-hole 110 is formed in one portion of the housing 10 .
  • the connector through-hole 110 provides a space into which a connector 210 of the PCB 20 to be described later is inserted.
  • the connector through hole 110 may protrude from the rear side of the housing 10 toward the rear side.
  • the connector through hole 110 is not limited to the illustrated shape and may be formed in various structures providing a space into which the connector 210 can be inserted.
  • a printed circuit board (PCB) 20 converts an optical signal incident into the camera module 1 into an electrical signal.
  • a connector 210 is formed on one side of the PCB 20 to transmit and receive electrical signals to and from external devices.
  • the connector 210 functions as a path for electrical signals between the PCB 20 and external devices.
  • the connector 210 is inserted into and coupled to the connector through-hole 110 of the housing 10 . Accordingly, it is preferable that the outer circumference of the connector 210 and the inner circumference of the connector through-hole 110 are formed to correspond to each other.
  • the connector 210 extends from the rear side of the PCB 20 toward the rear side.
  • the connector 210 is not limited to the illustrated shape and may be formed in various structures.
  • An O-ring 220 may be disposed between the outer circumference of the connector 210 and the inner circumference of the connector through hole 110 .
  • the O-ring 220 blocks a gap between the connector 210 and the connector through hole 110 .
  • the O-ring 220 is positioned radially outside the connector 210 and radially inside the connector through-hole 110 . That is, the O-ring 220 is positioned between the connector 210 and the connector through hole 110 .
  • O-ring 220 is formed in a ring shape.
  • the inner diameter of the O-ring 220 is the same as the outer diameter of the connector 210, and the outer diameter is the same as the inner diameter of the connector through-hole 110.
  • the O-ring 220 may be formed of a highly elastic material.
  • O-ring 220 may be formed of synthetic rubber resin.
  • the O-ring 220 may be formed of a silicon material.
  • An optical signal incident to the PCB 20 reaches the PCB 20 after passing through the lens structure 30 .
  • the lens structure 30 refracts light reflected from a subject and guides it to reach the PCB 20 .
  • the lens structure 30 is accommodated in the inner space of the housing 10 .
  • the lens structure 30 is located on the front side with respect to the PCB 20 based on the incident direction of light.
  • lens structure 30 includes a barrel 310 and a lens 320 .
  • the barrel (barrel) 310 fixes the lens 320 to be described later and provides a path for light waves incident to the lens 320. To this end, a cavity is formed inside the barrel 310 .
  • the barrel 310 is located on the rear side of the lens structure 30 based on the incident direction of light.
  • a lens 320 is disposed on the front side of the barrel 310 .
  • the lens 320 refracts and passes the light reflected from the subject.
  • the lens 320 is positioned on the front side of the barrel 310 and transmits the refracted light to the cavity inside the barrel 310 .
  • the light passing through the internal cavity of the barrel 310 finally reaches the PCB 20 .
  • the lens 320 is formed in a plate shape with both sides convexly or concavely curved.
  • the outer circumference of the lens 320 may be formed in a shape corresponding to the inner circumference of the barrel 310 .
  • the lens 320 may be formed of a material having high light transmittance.
  • the lens 320 may be formed of a glass material.
  • an anti-reflection (AR) coating layer may be formed on the surface of the lens 320 .
  • the lens 320 may be formed with a water-repellent coating layer.
  • the lens 320 can be removed by flowing down along the surface without spreading or spreading water droplets attached to the surface. That is, moisture on the surface of the lens 320 can be easily removed. Furthermore, the reliability of securing the view of the camera module 1 can be further improved.
  • the lens structure 30 may be coupled to the PCB 20 and a heater structure 50 to be described later by a coupling member 40 .
  • the coupling member 40 is coupled through the housing 10 and the PCB 20, respectively, to connect the housing 10 and the PCB 20 to each other.
  • the coupling member 40 is through-coupled to the lens structure 30 and the heater structure 50, respectively, and connects the lens structure 30 and the heater structure 50 to each other.
  • the coupling member 40 is formed in a screw structure, and may connect the housing 10, the PCB 20, the lens structure 30, and the heater structure 50 in a screw coupling manner.
  • the lens structure 30 receives thermal energy from the heater structure 50 .
  • the heater structure 50 prevents the temperature of the lens 320 from decreasing below a certain level by heating the periphery of the lens 320 .
  • the heater structure 50 forms the exterior of the front side of the camera module 1 .
  • the heater structure 50 is coupled to the front side of the housing 10 based on the incident direction of light. At this time, the heater structure 50 is coupled to the housing 10 with the lens structure 30 interposed therebetween. In one embodiment, the heater structure 50 is coupled to the housing 10 by a laser welding process.
  • the heater structure 50 is positioned on the front side of the lens structure 30 based on the incident direction of light, and is arranged to surround the lens 320 .
  • the heater structure 50 includes a power source 510, a control unit 530, a temperature sensor 520, a serial converter 540, a cover unit 550, a glass layer 560, and a heating layer 570. ).
  • the power source 510 supplies power to the heater structure 50 .
  • the power source 510 is electrically connected to a heating layer 570 to be described later, and transfers electrical energy to the heating layer 570 .
  • the power source 510 may be a generator located outside the camera module 1 . In another embodiment, the power source 510 may be a battery located inside the camera module 1 .
  • the temperature sensor 520 measures the temperature within the camera module 1 . In one embodiment, the temperature sensor 520 measures the temperature of the heater structure 50 . The temperature sensor 520 transmits the measurement result to the controller 530 .
  • the controller 530 controls starting and stopping of the heating layer 570 to be described later.
  • control unit 530 may control starting and stopping of the heating layer 570 based on the measurement result of the temperature sensor 520 .
  • the controller 530 is electrically connected to the temperature sensor 520 and receives a measurement result from the temperature sensor 520 .
  • the controller 530 may stop the operation of the heating layer 570 when a measurement result of the temperature sensor 520 exceeds a preset temperature.
  • the preset temperature is preferably 60° C. or more and 80° C. or less, but is not limited thereto and may be freely set.
  • the internal temperature of the lens structure 30 heated by the heater structure 50 and the camera module 1 including the same may not be excessively increased and may be maintained below a preset temperature.
  • the control unit 530 transmits information about starting and stopping the heating layer 570 to the serial converter 540 .
  • the serial converter 540 receives the plurality of elements as parallel signals from the controller 530, converts them into serial signals, and transmits them to the heating layer 570. To this end, the serial converter 540 is electrically connected to the controller 530 and the heating layer 570 respectively.
  • cover part 550 the glass layer 560, and the heating layer 570 of the heater structure 50 will be described with reference to FIGS. 4 and 5 .
  • the cover part 550 forms the exterior of the heater structure 50 .
  • the cover part 550 is coupled to one side of the housing 10, the PCB 20, and the lens structure 30 based on the incident direction of light. At this time, the cover part 550 is disposed to surround the outer circumference of the lens 320 .
  • a space into which the lens 320 can be inserted is formed inside the cover part 550 .
  • the cover part 550 may be formed in a shape corresponding to the lens structure 30 .
  • the cover part 550 may be formed of a highly durable material.
  • the cover part 550 may be formed of PBT material.
  • the cover portion 550 includes a base portion 551, a cap 552, and a glass layer insertion portion 553.
  • the base part 551 forms the exterior of the rear side of the cover part 550 based on the incident direction of light.
  • the base portion 551 is directly coupled to the front side of the lens structure 30 .
  • a protrusion 551a is formed on one side of the base portion 551 .
  • the protrusion 551a extends in one direction, and a cavity into which the lens 320 is inserted is formed.
  • the cavity is formed in a shape corresponding to the outer circumference of the barrel 310 of the lens structure 30 .
  • the protrusion 551a is inserted into and coupled to the cap 552 .
  • the cap 552 is disposed to surround the outer circumference of the protrusion 551a. In the illustrated embodiment, the cap 552 is disposed to overlap the protrusion 551a in the incident direction of light.
  • the cap 552 is formed in a columnar shape extending in one direction. At this time, the cap 552 is opened in a direction toward the base portion 551 and accommodates the protruding portion 551a therein. In one embodiment, the cap 552 may be formed in a shape corresponding to the outer circumference of the protrusion 551a.
  • the inner circumferential surface of the cap 552 is coupled to the outer circumferential surface of the protruding portion 551a with a predetermined space therebetween.
  • a through hole 552a is formed in one portion of the cap 552 .
  • the through hole 552a provides a path for light reflected from the subject toward the lens 320 .
  • the through hole 552a is disposed to overlap the lens 320 in the incident direction of light.
  • the through hole 552a is formed through the center of the cap 552 .
  • a glass layer insertion portion 553 is formed between the base portion 551 and the cap 552 .
  • the glass layer insert 553 is formed in a space between the front side of the protrusion 551a and the inner circumferential surface of the cap 552 .
  • the glass layer insert 553 provides an installation space for the glass layer 560 .
  • the glass layer 560 transmits light passing through the through hole 552a of the cover part 550 and allows the light to reach the lens 320 . That is, the light reflected from the subject sequentially passes through the through hole 552a of the cover part 550, the glass layer 560, and the lens 320.
  • the glass layer 560 may selectively transmit only light waves within a predetermined wavelength range.
  • the predetermined wavelength range may be formed in various ways according to the function and purpose of the camera module 1 .
  • the glass layer 560 is disposed in the inner space of the cover part 550 . Specifically, the glass layer 560 is positioned in the glass layer insertion portion 553 of the cover portion 550 .
  • the glass layer 560 may be formed by insert injection into the glass layer insert 553 .
  • the heater structure 50 in which the cover part 550 and the glass layer 560 are modularized can be formed.
  • the glass layer 560 is disposed between the inner circumferential surface of the cover part 550 and the heating layer 570 to be described later. At this time, the glass layer 560 is disposed to overlap the through hole 552a of the lens 320 and the cover part 550 in the incident direction of light.
  • the glass layer 560 may be formed in a shape corresponding to the glass layer insertion portion 553 .
  • the glass layer 560 is formed in a disk shape.
  • the glass layer 560 may be formed of a material having high light transmittance such as glass.
  • a heating layer 570 is coupled to one side of the glass layer 560 .
  • the heating layer 570 will be described with reference to FIGS. 5 and 6 .
  • the heating layer 570 heats the periphery of the lens 320 . Accordingly, the heater structure 50 may prevent the temperature of the lens 320 from lowering below the dew point.
  • the heating layer 570 receives electrical energy from the power source 510, converts it into thermal energy, and discharges it to the periphery of the lens 320. In the illustrated embodiment, the heating layer 570 is energized and coupled to the power source 510 through a power connection line 511 .
  • the heating layer 570 is disposed between the cover part 550 and the lens structure 30, and is positioned radially outside the lens 320. Accordingly, the heating layer 570 may transfer thermal energy to the periphery of the lens 320 without directly applying heat to the lens 320 . Therefore, dew and frost on the surface of the lens 320 can be prevented and thermal deformation of the lens 320 can be minimized.
  • the heating layer 570 is fixed to the rear side of the glass layer 560 based on the incident direction of light.
  • the heating layer 570 is formed in a ring shape corresponding to the outer circumference of the lens 320 .
  • the heating layer 570 is formed in a circular ring shape.
  • the heating layer 570 may be formed of a flexible material.
  • the heating layer 570 includes a bus bar 571 and a heating element 572 .
  • a bus bar 571 is directly connected to the power source 510 and receives electrical energy from the power source 510 . To this end, the bus bar 571 is electrically connected to the power supply 510 .
  • bus bar 571 is electrically connected to the control unit 530 and receives information about starting and stopping the heating layer 570 .
  • the bus bar 571 transfers electrical energy supplied from the power source 510 to the heating element 572 based on the signal received from the control unit 530 .
  • the heating element 572 is a part that directly generates and releases heat from the heating layer 570 .
  • the heating element 572 is electrically connected to the bus bar 571 and receives electrical energy from the bus bar 571 . That is, the heating element 572 may receive electrical energy supplied from the power source 510 through the bus bar 571 .
  • the heating element 572 converts the received electrical energy into thermal energy and emits it to the periphery of the lens 320 . Accordingly, the lens 320 may be heated by the thermal energy.
  • a plurality of heating elements 572 may be provided.
  • the heating element 572 may be manufactured by printing PTC ink on at least a portion of the heating layer 570 . Accordingly, the heating layer 570 may be formed in a flexible structure.
  • the heating element 572 may be formed of an element having a maximum rising temperature of 60°C or more and 80°C or less. Thus, overheating of the heating layer 570 including the heating element 572 can be prevented.
  • the camera module 1 according to the embodiment of the present invention has been described.
  • a manufacturing method of the camera module 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7 .
  • the protrusion 551a of the base portion 551 is coupled to the cap 552 with a predetermined space between the inner circumferential surface of the cap 552 ( S100), a step in which the glass layer 560 is molded by being inserted into the cover part 550 of the heater structure 50 (S200), PTC ink is printed on at least one part of the heating layer 570 Step (S300), fixing the heating layer 570 to one side of the glass layer 560 (S400), forming a water-repellent coating layer on the surface of the lens 320 (S500), and the heater structure 50 and the housing (10) includes a step (S600) of coupling the lens structure 30 therebetween.
  • the cover part 550 of the heater structure 50 is formed by combining the base part 551 and the cap 552 .
  • a space into which the protrusion 551a of the base portion 551 is inserted is formed inside the cap 552 .
  • the protrusion 551a of the base portion 551 is inserted into the cap 552 and coupled to the inner circumferential surface of the cap 552 with a predetermined space therebetween.
  • a step ( S200 ) of insert-injecting and molding the glass layer 560 into the cover part 550 of the heater structure 50 is performed.
  • the glass layer insertion portion 553 is formed between the protruding portion 551a of the base portion 551 and the inner circumferential surface of the cap 552 .
  • the glass layer 560 is molded by insert injection into the glass layer insert 553 in a molten state.
  • one side of the glass layer 560 is combined with the heating layer 570 .
  • a step of printing PTC ink on at least a portion of the heating layer 570 may be performed.
  • the heating layer 570 includes a heating element 572 that converts electrical energy into thermal energy.
  • the heating element 572 may be manufactured by printing PTC ink.
  • the heating layer 570 may be formed in a flexible structure.
  • the glass layer 560 is insert-injected and molded inside the cover part 550 of the heater structure 50 (S200) and at least the heating layer 570 before bonding the glass layer 560 and the heating layer 570.
  • the step of printing the PTC ink on one portion (S300) is finished, the step of fixing the heating layer 570 to one side of the glass layer 560 (S400) may be performed.
  • the heating layer 570 is installed between the cover part 550 and the lens structure 30 . At this time, the heating layer 570 is fixed to one side of the glass layer 560 . Specifically, the heating layer 570 is fixed to the rear side of the glass layer 560 based on the incident direction of light.
  • the glass layer 560 and the cover part 550 may be modularized by the insert injection process of the glass layer 560 . Considering this point, it is possible to manufacture the heater structure 50 in which all of the heating layer 570, the glass layer 560, and the cover part 550 are modular.
  • step (S600) in which the heater structure 50 and the housing 10 are coupled with the lens structure 30 interposed therebetween is performed, thereby completing the camera module 1.
  • step (S500) of forming a water-repellent coating layer on the surface of the lens 320 may be performed.
  • the step of coupling the heater structure 50 and the housing 10 with the lens structure 30 therebetween is the heater structure 50 and the housing 10 are coupled by a laser welding process. Step S610 may be included.

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Abstract

본 발명은, 렌즈의 열변형을 최소화하면서 동시에 렌즈 표면의 이슬 및 성에 발생을 예방할 수 있는 카메라 모듈 및 이의 제조 방법에 있어서, 렌즈 구조체 및 렌즈의 주변부를 가열하는 히터 구조체를 포함하고, 상기 히터 구조체는, 상기 렌즈의 일 측과 결합되는 커버부 및 상기 커버부와 상기 렌즈 구조체 사이에 배치되되 상기 렌즈의 방사상 외측에 위치되며 상기 렌즈의 주변부로 열에너지를 전달하는 발열층을 포함하는, 카메라 모듈 및 이의 제조 방법을 개시한다.

Description

카메라 모듈 및 이의 제조 방법
본 발명은 카메라 모듈 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 렌즈의 열변형을 최소화하면서 동시에 렌즈 표면의 이슬 및 성에 발생을 예방할 수 있는 카메라 모듈 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명은 아래의 한국산업기술평가관리원의 자율주행기술개발혁신사업(R&D)의 일환으로 수행한 연구로 도출된 것이다.
[과제관리(전문)기관명] 한국산업기술평가관리원
[연구사업명] 자율주행기술개발혁신사업(R&D)
[연구과제명] 가변초점기능을 갖는 자율주행차량용 영상카메라 기술개발
[과제수행기관명] 아진산업(주)
[기여율] 1/1
[연구기간] 2021.04.01. ~ 2021.12.31.
카메라 모듈이란, 이미지 센서를 활용하여 렌즈를 통해 들어오는 광신호를 전기 신호로 변환하고 이를 기기의 화면 등에 디스플레이 해주는 부품을 의미한다. 주로 CCTV, 휴대폰 등에 적용되는 것이 일반적이었으나, 그 적용 분야가 차량 등 다양한 분야로 계속하여 확대되고 있다.
이때, 차량 등에 장착되어 실외 환경에서 동작되는 카메라 모듈의 경우, 실외 환경에서도 카메라 모듈이 정상적으로 동작될 것이 요구된다.
카메라 모듈의 필수적 부품 중 하나인 렌즈는, 피사체 촬영을 위하여 외부로 노출되는 바 주위 환경에 민감하게 영향을 받는다. 특히 동절기의 경우, 주위 온도가 이슬점 이하로 내려가면 렌즈 표면에 이슬이 맺히는 결로 현상이 발생될 수 있다. 더 나아가, 주위 온도가 빙점 이하로 내려가면 렌즈 표면에 성에가 발생될 수 있다.
렌즈로 입사되는 광파는 렌즈 표면의 이슬 또는 성에에 의하여 그 입사가 방해될 수 있다. 이에 따라, 카메라 모듈의 촬영 이미지가 왜곡될 수 있으며, 카메라 모듈의 전체 성능 저하를 유발할 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 일반적으로 카메라 모듈에는 렌즈의 보온을 위한 추가적인 히터가 부착되는 것이 일반적이다. 다만, 렌즈가 히터에 의하여 가열되면, 렌즈의 열변형에 의하여 해상력 저하 또는 광학 특성의 변화가 발생될 수 있다.
따라서, 렌즈의 열변형을 최소화하면서 동시에 렌즈 표면의 이슬 및 성에 발생을 예방할 수 있는 카메라 모듈의 개발이 요구될 것이다.
한국등록특허공보 제10-2200673호는 감시 카메라의 히터 구동 장치를 개시한다. 구체적으로, 제한된 소비 전력 범위 내에서 감시 카메라의 히터를 효율적으로 구동할 수 있는 히터 구동 장치를 개시한다.
그런데, 이러한 유형의 감시 카메라는 히터의 구체적인 형상 및 구조를 개시하지 않고, 렌즈의 열변형에 대한 해결책 또한 개시하지 않는다.
한국공개특허공보 제10-2018-0006045호는 렌즈 어셈블리 및 이를 포함하는 카메라 모듈을 개시한다. 구체적으로, 히터가 과열되는 것을 방지할 수 있는 렌즈 어셈블리 및 이를 포함하는 카메라 모듈을 개시한다.
그런데, 이러한 유형의 렌즈 어셈블리는 렌즈가 히터에 둘러싸이도록 배치되어 직접적으로 가열되는 바, 렌즈의 열변형에 의한 해상력 저하 또는 광학 특성 변화가 발생될 수 있다.
(특허문헌 1) 한국등록특허공보 제10-2200673호 (2021.01.12.)
(특허문헌 2) 한국공개특허공보 제10-2018-0006045호 (2018.01.17.)
본 발명의 일 목적은, 렌즈의 열변형을 최소화하면서 동시에 렌즈 표면의 이슬 및 성에 발생을 예방할 수 있는 카메라 모듈 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은, 내부 온도의 과도한 상승이 방지될 수 있는 카메라 모듈 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 일 목적은, 렌즈 표면의 물기가 용이하게 제거될 수 있는 카메라 모듈 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 일 목적은, 다양한 구조의 렌즈 구조체에 용이하게 적용될 수 있는 히터 구조체를 구비하는 카메라 모듈 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따른 카메라 모듈은, 피사체로부터 반사된 빛을 굴절시키는 렌즈를 포함하는 렌즈 구조체; 및 상기 렌즈의 주변부를 가열하는 히터 구조체를 포함하고, 상기 히터 구조체는, 빛의 입사 방향을 기준으로 상기 렌즈의 전방 측과 결합되는 커버부; 및 상기 렌즈의 외주와 대응되는 고리 형상으로 형성되고, 상기 커버부와 상기 렌즈 구조체 사이에 배치되되 상기 렌즈의 방사상 외측에 위치되며, 상기 렌즈의 주변부로 열에너지를 전달하는 발열층을 포함한다.
또한, 상기 히터 구조체는, 상기 커버부와 상기 발열층 사이에 배치되고, 상기 피사체로부터 반사된 빛을 투과시키는 유리층을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 유리층은, 기 설정된 파장 범위 내의 광파를 선택적으로 투과시킬 수 있다.
또한, 상기 발열층은, 전기적 에너지를 열에너지로 변환하는 발열체; 및 상기 발열체로 전기적 에너지를 전달하는 버스 바(bus bar)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 발열체는, PTC 잉크가 프린팅되어 제조될 수 있다.
또한, 상기 발열체는, 최대 상승 온도가 60℃ 이상 80℃ 이하인 소자로 형성될 수 있다.
또한, 상기 커버부는, 일 방향으로 연장되는 돌출부가 구비되고, 상기 돌출부 내부에 상기 렌즈가 삽입되는 베이스부; 및 상기 돌출부의 외주와 대응되는 형상으로 형성되고, 상기 돌출부의 외주를 감싸도록 배치되되, 그 내주면이 상기 돌출부의 외주면과 일정 공간을 사이에 두고 결합되는 캡을 포함할 수 있다.
또한, 상기 히터 구조체는, 상기 베이스부와 상기 캡 사이 공간에 인서트(insert) 사출되어 형성되는 유리층을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 히터 구조체는, 상기 히터 구조체의 온도를 측정하는 온도 센서; 및 상기 온도 센서의 측정 결과가 기 설정된 온도를 초과하는 경우, 상기 발열층의 작동을 정지시키는 제어부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 기 설정된 온도는 60℃ 이상 80℃ 이하일 수 있다.
또한, 상기 렌즈는, 표면에 발수 코팅층이 형성될 수 있다.
또한, 상기 렌즈는, 표면에 AR(Anti Reflection) 코팅층이 형성될 수 있다.
또한, 본 발명은, (a) 상기 유리층이 상기 히터 구조체의 상기 커버부 내부에 인서트(insert) 사출되어 성형되는 단계; (b) 상기 유리층의 일 측에 상기 발열층이 고정되는 단계; 및 (c) 상기 히터 구조체와 하우징이 상기 렌즈 구조체를 사이에 두고 결합되는 단계를 포함하는, 카메라 모듈의 제조 방법을 제공한다.
또한, 상기 (a) 단계 이전, (a0) 상기 베이스부의 상기 돌출부가 상기 캡의 내주면과 일정 공간을 사이에 두고 상기 캡과 결합되는 단계가 수행될 수 있다.
또한, 상기 (b) 단계 이전, (b0) 상기 발열층의 적어도 일 부분에 PTC 잉크가 프린팅되는 단계가 수행될 수 있다.
또한, 상기 (c) 단계 이전, (c0) 상기 렌즈 표면에 발수 코팅층이 형성되는 단계가 수행될 수 있다.
또한, 상기 (c) 단계는, (c1) 상기 히터 구조체와 상기 하우징이 레이저 용접 공정에 의하여 결합되는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 효과 중, 상술한 해결 수단을 통해 얻을 수 있는 효과는 다음과 같다.
먼저, 카메라 모듈은 렌즈 구조체 및 렌즈의 주변부를 가열하는 히터 구조체를 포함한다. 히터 구조체는 렌즈의 방사상 외측에 위치되어 렌즈의 주변부로 열에너지를 전달하는 발열층을 포함한다.
따라서, 히터 구조체는 렌즈의 온도가 이슬점 이하로 저하되는 것을 방지할 수 있다. 동시에, 히터 구조체는 렌즈에 직접적으로 열을 가하지 않고 주변부로 열에너지를 전달하는 바, 렌즈의 열변형을 최소화할 수 있다. 결과적으로, 렌즈 표면의 이슬 및 성에 발생을 예방하고 렌즈의 해상력 저하 및 광학 특성 변화를 예방할 수 있다.
또한, 히터 구조체는 온도 센서 및 제어부를 더 포함할 수 있다. 제어부는 온도 센서의 측정 결과가 기 설정된 온도를 초과하는 경우 발열층의 작동을 정지시킬 수 있다.
이에 따라, 렌즈 구조체를 포함한 카메라 모듈 내부 온도가 과도하게 상승되지 않고, 기 설정된 온도 이하로 유지될 수 있다.
또한, 렌즈는 표면에 발수 코팅층 또는 AR(Anti Reflection) 코팅층이 형성될 수 있다.
따라서, 렌즈 표면에 부착된 물방울이 퍼지거나 번지지 않고 렌즈 표면을 따라 흘러내리며 제거될 수 있다. 즉, 렌즈 표면의 물기가 용이하게 제거될 수 있다. 더 나아가, 카메라 모듈의 시야 확보에 대한 신뢰성이 보다 향상될 수 있다.
또한, 히터 구조체는 발열층을 사이에 두고 렌즈와 결합되는 커버부를 포함한다. 커버부는 베이스부 및 베이스부와 일정 공간을 사이에 두고 결합되는 캡을 포함한다. 이때, 상기 일정 공간에는 유리층이 인서트(insert) 사출되어 형성된다.
따라서, 발열층, 유리층 및 커버부가 모듈화된 히터 구조체가 형성될 수 있다. 이에 따라, 히터 구조체가 다양한 구조의 렌즈 구조체에 용이하게 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈을 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1의 카메라 모듈을 도시하는 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 카메라 모듈에 구비되는 히터 구조체를 도시하는 개략도이다.
도 4는 도 4의 히터 구조체를 도시하는 사시도이다.
도 5는 도 4의 히터 구조체를 도시하는 단면도이다.
도 6은 도 4의 히터 구조체에 구비되는 발열층을 도시하는 개략도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈의 제조 방법을 도시하는 순서도이다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈(1) 및 이의 제조 방법을 도면을 참고하여 보다 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서는 본 발명의 특징을 명확하게 하기 위해, 일부 구성 요소들에 대한 설명이 생략될 수 있다.
본 명세서에서는 서로 다른 실시 예라도 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않는다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르기 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하에서는, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈(1)에 대하여 설명한다.
카메라 모듈(1)은 광신호를 수신하고 이를 전기 신호로 변환하여 기기의 화면 등에 디스플레이 되도록 한다.
도시된 실시 예에서, 카메라 모듈(1)은 하우징(10), PCB(20), 렌즈 구조체(30), 결합 부재(40) 및 히터 구조체(50)를 포함한다.
하우징(10)은 카메라 모듈(1)의 좌우 및 상하 측면과 후방 측면의 외관을 형성한다.
하우징(10)은 내부에 다양한 구성 요소들이 수용될 수 있는 공간이 형성된다. 이에 따라, 상기 구성 요소들은 하우징(10)에 의하여 하우징(10) 외부와 물리적으로 분리될 수 있다.
도시된 실시 예에서, 하우징(10)은 전방 측으로 개구된 직육면체 형상으로 형성된다. 다만, 하우징(10)은 도시된 형상에 한정되지 않고, 다양한 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 하우징(10)은 원기둥 형상으로 형성될 수 있다.
하우징(10)은 내구성이 높은 소재로 형성될 수 있다. 예를 들어, 하우징(10)은 PBT(Polybutylene Terephthalate, 폴리부틸렌테레프탈레이트) 소재로 형성될 수 있다.
하우징(10)의 일 부분에는 커넥터 관통구(110)가 형성된다.
커넥터 관통구(110)는 후술하는 PCB(20)의 커넥터(210)가 삽입되는 공간을 제공한다.
도시된 실시 예에서, 커넥터 관통구(110)는 하우징(10)의 후방 측면으로부터 후방 측으로 돌출되어 형성될 수 있다. 다만, 커넥터 관통구(110)는 도시된 형상에 한정되지 않고, 커넥터(210)가 삽입될 수 있는 공간을 제공하는 다양한 구조로 형성될 수 있다.
하우징(10)의 내부에는 PCB(20), 렌즈 구조체(30) 및 결합 부재(40)를 포함한 다양한 구성 요소들이 수용된다.
이하에서는, 도 2를 참조하여 PCB(20), 렌즈 구조체(30) 및 결합 부재(40)에 대하여 설명한다.
PCB(Printed Circuit Board, 인쇄 회로 기판)(20)는 카메라 모듈(1) 내부로 입사되는 광신호를 전기 신호로 변환한다. PCB(20)의 일 측에는 외부 기기와 전기적 신호를 주고받는 커넥터(210)가 형성된다.
커넥터(210)는 PCB(20)와 외부 기기 간 전기적 신호의 통로로서 기능한다.
커넥터(210)는 하우징(10)의 커넥터 관통구(110)에 삽입 결합된다. 이에 따라, 커넥터(210)의 외주와 커넥터 관통구(110)의 내주는 서로 대응되는 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
도시된 실시 예에서, 커넥터(210)는 PCB(20)의 후방 측면으로부터 후방 측으로 연장되어 형성된다. 다만, 커넥터(210)는 도시된 형상에 한정되지 않고, 다양한 구조로 형성될 수 있다.
커넥터(210) 외주와 커넥터 관통구(110) 내주 사이에는 오링(O-ring)(220)이 배치될 수 있다.
오링(220)은 커넥터(210)와 커넥터 관통구(110) 사이의 간극을 차단한다.
오링(220)은 커넥터(210)의 방사상 외측에 위치되되, 커넥터 관통구(110)의 방사상 내측에 위치된다. 즉, 오링(220)은 커넥터(210)와 커넥터 관통구(110) 사이에 위치된다.
오링(220)은 고리 형상으로 형성된다. 일 실시 예에서, 오링(220)의 내경은 커넥터(210)의 외경과 동일하게 형성되고, 외경은 커넥터 관통구(110)의 내경과 동일하게 형성된다.
오링(220)은 고탄성 소재로 형성될 수 있다. 예를 들어, 오링(220)은 합성 고무 수지로 형성될 수 있다. 일 실시 예에서, 오링(220)은 실리콘 소재로 형성될 수 있다.
PCB(20)로 입사되는 광신호는 렌즈 구조체(30)를 통과한 이후 PCB(20)에 도달한다.
렌즈 구조체(30)는 피사체로부터 반사된 빛을 굴절시키며 PCB(20)에 도달될 수 있도록 안내한다.
렌즈 구조체(30)는 하우징(10) 내부 공간에 수용된다. 또한, 렌즈 구조체(30)는 PCB(20)에 대하여 빛의 입사 방향을 기준으로 전방 측에 위치된다.
도시된 실시 예에서, 렌즈 구조체(30)는 배럴(310) 및 렌즈(320)를 포함한다.
배럴(barrel)(310)은 후술하는 렌즈(320)를 고정하고, 렌즈(320)로 입사되는 광파의 통로를 제공한다. 이를 위하여, 배럴(310) 내부에는 공동이 형성된다.
배럴(310)은 빛의 입사 방향을 기준으로 렌즈 구조체(30)의 후방 측에 위치된다. 배럴(310)의 전방 측에는 렌즈(320)가 배치된다.
렌즈(320)는 피사체로부터 반사된 빛을 굴절시키며 통과시킨다.
렌즈(320)는 배럴(310)의 전방 측에 위치되어, 배럴(310) 내부의 공동으로 굴절된 빛을 전달한다. 배럴(310) 내부 공동을 통과한 빛은 최종적으로 PCB(20)에 도달된다.
렌즈(320)는 양면이 볼록하게 또는 오목하게 만곡된 판 형상으로 형성된다. 일 실시 예에서, 렌즈(320)는 그 외주가 배럴(310)의 내주와 대응되는 형상으로 형성될 수 있다.
렌즈(320)는 투광도가 높은 소재로 형성될 수 있다. 예를 들어, 렌즈(320)는 유리 소재로 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 렌즈(320)는 표면에 AR(Anti Reflection) 코팅층이 형성될 수 있다. 다른 실시 예에서, 렌즈(320)는 발수 코팅층이 형성될 수 있다.
상기 실시 예에서, 렌즈(320)는 그 표면에 부착된 물방울이 퍼지거나 번지지 않고 표면을 따라 흘러내리며 제거될 수 있다. 즉, 렌즈(320) 표면의 물기가 용이하게 제거될 수 있다. 더 나아가, 카메라 모듈(1)의 시야 확보에 대한 신뢰성이 보다 향상될 수 있다.
렌즈 구조체(30)는 결합 부재(40)에 의하여 PCB(20) 및 후술하는 히터 구조체(50)에 결합될 수 있다.
도시된 실시 예에서, 결합 부재(40)는 하우징(10) 및 PCB(20)에 각각 관통 결합되어, 하우징(10)과 PCB(20)를 서로 연결한다. 또한, 결합 부재(40)는 렌즈 구조체(30)와 히터 구조체(50)에 각각 관통 결합되어, 렌즈 구조체(30)와 히터 구조체(50)를 서로 연결한다.
일 실시 예에서, 결합 부재(40)는 스크류 구조로 형성되어, 하우징(10), PCB(20), 렌즈 구조체(30) 및 히터 구조체(50)를 스크류 결합 방식으로 연결할 수 있다.
렌즈 구조체(30)는 히터 구조체(50)로부터 열에너지를 전달받는다.
히터 구조체(50)는 렌즈(320)의 주변부를 가열함으로써, 렌즈(320)의 온도가 일정 수준 미만으로 감소되지 않도록 한다.
히터 구조체(50)는 카메라 모듈(1)의 전방 측 외관을 형성한다.
히터 구조체(50)는 빛의 입사 방향을 기준으로 하우징(10)의 전방 측에 결합된다. 이때, 히터 구조체(50)는 렌즈 구조체(30)를 사이에 두고 하우징(10)과 결합된다. 일 실시 예에서, 히터 구조체(50)는 레이저 용접 공정에 의하여 하우징(10)과 결합된다.
히터 구조체(50)는 빛의 입사 방향을 기준으로 렌즈 구조체(30)의 전방 측에 위치되되, 렌즈(320)를 둘러싸도록 배치된다.
이하에서는, 도 3 내지 도 6을 참조하여 히터 구조체(50)에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
도시된 실시 예에서, 히터 구조체(50)는 전원(510), 제어부(530), 온도 센서(520), 직렬 변환기(540), 커버부(550), 유리층(560) 및 발열층(570)을 포함한다.
전원(510)은 히터 구조체(50)의 전력을 공급한다. 전원(510)은 후술하는 발열층(570)과 전기적으로 연결되어, 발열층(570)으로 전기적 에너지를 전달한다.
일 실시 예에서, 전원(510)은 카메라 모듈(1) 외부에 위치되는 발전기일 수 있다. 다른 실시 예에서, 전원(510)은 카메라 모듈(1) 내부에 위치되는 배터리일 수 있다.
온도 센서(520)는 카메라 모듈(1) 내 온도를 측정한다. 일 실시 예에서, 온도 센서(520)는 히터 구조체(50)의 온도를 측정한다. 온도 센서(520)는 상기 측정 결과를 제어부(530)로 송신한다.
제어부(530)는 후술하는 발열층(570)의 시동 및 정지를 제어한다.
일 실시 예에서, 제어부(530)는 온도 센서(520)의 측정 결과를 토대로 발열층(570)의 시동 및 정지를 제어할 수 있다. 상기 실시 예에서, 제어부(530)는 온도 센서(520)와 전기적으로 연결되어 온도 센서(520)로부터 측정 결과를 수신한다.
또한, 제어부(530)는 온도 센서(520)의 측정 결과가 기 설정된 온도를 초과하는 경우, 발열층(570)의 작동을 정지시킬 수 있다. 상기 기 설정된 온도는 60℃ 이상 80℃ 이하인 것이 바람직하지만, 이에 한정되지 않고 자유로이 설정될 수 있다.
따라서, 히터 구조체(50)에 의하여 가열되는 렌즈 구조체(30) 및 이를 포함한 카메라 모듈(1) 내부 온도가 과도하게 상승되지 않고, 기 설정된 온도 이하로 유지될 수 있다.
제어부(530)는 발열층(570)의 시동 및 정지에 관한 정보를 직렬 변환기(540)로 송신한다.
직렬 변환기(540)는 제어부(530)로부터 복수 개의 요소를 병렬 신호로 수신하고, 이를 직렬 신호로 변환하여 발열층(570)으로 전달한다. 이를 위하여, 직렬 변환기(540)는 제어부(530) 및 발열층(570)에 각각 전기적으로 연결된다.
이하에서는, 도 4 내지 도 5를 참조하여 히터 구조체(50)의 커버부(550), 유리층(560) 및 발열층(570)에 대하여 설명한다.
커버부(550)는 히터 구조체(50)의 외관을 형성한다.
커버부(550)는 빛의 입사 방향을 기준으로 하우징(10), PCB(20) 및 렌즈 구조체(30)의 일 측과 결합된다. 이때, 커버부(550)는 렌즈(320)의 외주를 감싸도록 배치된다.
커버부(550) 내부에는 렌즈(320)가 삽입될 수 있는 공간이 형성된다. 일 실시 예에서, 커버부(550)는 렌즈 구조체(30)와 대응되는 형상으로 형성될 수 있다.
커버부(550)는 내구성이 높은 소재로 형성될 수 있다. 예를 들어, 커버부(550)는 PBT 소재로 형성될 수 있다.
도시된 실시 예에서, 커버부(550)는 베이스부(551), 캡(552) 및 유리층 삽입부(553)를 포함한다.
베이스부(551)는 빛의 입사 방향을 기준으로 커버부(550)의 후방 측 외관을 형성한다.
베이스부(551)는 렌즈 구조체(30)의 전방 측과 직접적으로 결합된다.
베이스부(551)의 일 측에는 돌출부(551a)가 형성된다.
돌출부(551a)는 일 방향으로 연장되되, 내부에 렌즈(320)가 삽입되는 공동이 형성된다. 일 실시 예에서, 상기 공동은 렌즈 구조체(30)의 배럴(310) 외주와 대응되는 형상으로 형성된다.
돌출부(551a)는 캡(552)에 삽입 결합된다.
캡(552)은 돌출부(551a)의 외주를 감싸도록 배치된다. 도시된 실시 예에서, 캡(552)은 돌출부(551a)와 빛의 입사 방향으로 중첩되도록 배치된다.
캡(552)은 일 방향으로 연장되는 기둥 형상으로 형성된다. 이때, 캡(552)은 베이스부(551)를 향하는 방향으로 개구되어, 내부에 돌출부(551a)를 수용한다. 일 실시 예에서, 캡(552)은 돌출부(551a)의 외주와 대응되는 형상으로 형성될 수 있다.
캡(552)은 그 내주면이 돌출부(551a)의 외주면과 일정 공간을 사이에 두고 결합된다.
캡(552)은 그 일 부분에 통공(552a)이 형성된다. 통공(552a)은 피사체로부터 반사되어 렌즈(320)를 향하는 빛의 통로를 제공한다. 이를 위하여, 통공(552a)은 렌즈(320)와 빛의 입사 방향으로 중첩되도록 배치된다. 도시된 실시 예에서, 통공(552a)은 캡(552)의 중심부에 관통 형성된다.
베이스부(551)와 캡(552) 사이에는 유리층 삽입부(553)가 형성된다. 유리층 삽입부(553)는 돌출부(551a)의 전방 측면과 캡(552)의 내주면 사이 공간에 형성된다. 유리층 삽입부(553)는 유리층(560)의 설치 공간을 제공한다.
유리층(560)은 커버부(550)의 통공(552a)을 통과한 빛을 투과시키고, 빛이 렌즈(320)에 도달될 수 있도록 한다. 즉, 피사체에서 반사된 빛은 커버부(550)의 통공(552a), 유리층(560) 및 렌즈(320)를 순차적으로 통과한다.
일 실시 예에서, 유리층(560)은 기 설정된 파장 범위 내의 광파만을 선택적으로 투과할 수 있다. 상기 기 설정된 파장 범위는 카메라 모듈(1)의 기능 및 목적에 따라 다양하게 형성될 수 있다.
유리층(560)은 커버부(550)의 내부 공간에 배치된다. 구체적으로, 유리층(560)은 커버부(550)의 유리층 삽입부(553)에 위치된다.
일 실시 예에서, 유리층(560)은 유리층 삽입부(553)에 인서트(insert) 사출되어 형성될 수 있다. 따라서, 커버부(550) 및 유리층(560)이 모듈화된 히터 구조체(50)가 형성될 수 있다.
또한, 유리층(560)은 커버부(550)의 내주면과 후술하는 발열층(570) 사이에 배치된다. 이때, 유리층(560)은 렌즈(320) 및 커버부(550)의 통공(552a)과 빛의 입사 방향으로 중첩되도록 배치된다.
유리층(560)은 유리층 삽입부(553)에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 도시된 실시 예에서, 유리층(560)은 원판 형상으로 형성된다.
유리층(560)은 유리 등 투광도가 높은 소재로 형성될 수 있다.
유리층(560)의 일 측에는 발열층(570)이 결합된다.
이하에서는, 도 5 내지 도 6을 참조하여 발열층(570)에 대하여 설명한다.
발열층(570)은 렌즈(320)의 주변부를 가열한다. 이에 따라, 히터 구조체(50)는 렌즈(320)의 온도가 이슬점 이하로 저하되는 것을 방지할 수 있다.
발열층(570)은 전원(510)으로부터 전기적 에너지를 전달받고, 이를 열에너지로 변환하여 렌즈(320)의 주변부로 방출한다. 도시된 실시 예에서, 발열층(570)은 전원 연결선(511)에 의하여 전원(510)과 통전 가능하게 결합된다.
발열층(570)은 커버부(550)와 렌즈 구조체(30) 사이에 배치되되, 렌즈(320)의 방사상 외측에 위치된다. 이에 따라, 발열층(570)은 렌즈(320)에 직접적으로 열을 가하지 않고, 렌즈(320)의 주변부로 열에너지를 전달할 수 있다. 따라서, 렌즈(320) 표면의 이슬 및 성에 발생이 예방됨과 동시에, 렌즈(320)의 열변형이 최소화될 수 있다.
또한, 발열층(570)은 빛의 입사 방향을 기준으로 유리층(560)의 후방 측에 고정된다.
발열층(570)은 렌즈(320)의 외주와 대응되는 고리 형상으로 형성된다. 도시된 실시 예에서, 발열층(570)은 원형 고리 형상으로 형성된다.
일 실시 예에서, 발열층(570)은 플렉시블(flexible) 소재로 형성될 수 있다.
도시된 실시 예에서, 발열층(570)은 버스 바(571) 및 발열체(572)를 포함한다.
버스 바(bus bar)(571)는 전원(510)과 직접적으로 연결되어, 전원(510)으로부터 전기적 에너지를 공급받는다. 이를 위하여, 버스 바(571)는 전원(510)과 통전 가능하게 연결된다.
또한, 버스 바(571)는 제어부(530)와 전기적으로 연결되어, 발열층(570)의 시동 및 정지에 대한 정보를 수신한다.
버스 바(571)는 제어부(530)로부터 수신한 신호를 토대로, 전원(510)으로부터 공급받은 전기적 에너지를 발열체(572)로 전달한다.
발열체(572)는 발열층(570)에서 직접적으로 열을 발생시키고 방출하는 부분이다.
발열체(572)는 버스 바(571)와 전기적으로 연결되어, 버스 바(571)로부터 전기적 에너지를 전달받는다. 즉, 발열체(572)는 버스 바(571)를 통하여 전원(510)에서 공급된 전기적 에너지를 전달받을 수 있다.
발열체(572)는 전달받은 전기적 에너지를 열에너지로 변환하고, 이를 렌즈(320)의 주변부로 방출한다. 이에 따라, 렌즈(320)는 상기 열에너지에 의하여 가열될 수 있다.
발열체(572)는 복수 개 구비될 수 있다.
일 실시 예에서, 발열체(572)는 발열층(570)의 적어도 일 부분에 PTC 잉크가 프린팅되어 제조될 수 있다. 이에 따라, 발열층(570)이 플렉시블한 구조로 형성될 수 있다.
또한, 발열체(572)는 최대 상승 온도가 60℃ 이상 80℃ 이하인 소자로 형성될 수 있다. 따라서, 발열체(572)를 포함한 발열층(570)의 과열이 방지될 수 있다.
이상으로 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈(1)에 대하여 설명하였다. 이하에서는, 도 7을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈(1)의 제조 방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈(1)의 제조 방법은, 베이스부(551)의 돌출부(551a)가 캡(552)의 내주면과 일정 공간을 사이에 두고 캡(552)과 결합되는 단계(S100), 유리층(560)이 히터 구조체(50)의 커버부(550) 내부에 인서트(insert) 사출되어 성형되는 단계(S200), 발열층(570)의 적어도 일 부분에 PTC 잉크가 프린팅되는 단계(S300), 유리층(560)의 일 측에 발열층(570)이 고정되는 단계(S400), 렌즈(320) 표면에 발수 코팅층이 형성되는 단계(S500) 및 히터 구조체(50)와 하우징(10)이 렌즈 구조체(30)를 사이에 두고 결합되는 단계(S600)를 포함한다.
우선, 베이스부(551)의 돌출부(551a)가 캡(552)의 내주면과 일정 공간을 사이에 두고 캡(552)과 결합되는 단계(S100)에 대하여 설명한다.
히터 구조체(50)의 커버부(550)는 베이스부(551)와 캡(552)이 결합되어 형성된다. 캡(552)의 내부에는 베이스부(551)의 돌출부(551a)가 삽입되는 공간이 형성된다. 베이스부(551)의 돌출부(551a)는 캡(552)의 내부에 삽입되되, 캡(552)의 내주면과 일정 공간을 사이에 두고 결합된다.
다음으로, 유리층(560)이 히터 구조체(50)의 커버부(550) 내부에 인서트 사출되어 성형되는 단계(S200)가 수행된다.
전술한 바와 같이, 베이스부(551)의 돌출부(551a)와 캡(552)의 내주면 사이에는 유리층 삽입부(553)가 형성된다. 유리층(560)은 용해된 상태로 유리층 삽입부(553)에 인서트 사출됨으로써 성형된다.
이후, 유리층(560)의 일 측은 발열층(570)과 결합된다. 다만, 유리층(560)과 발열층(570)의 결합 전에 발열층(570)의 적어도 일 부분에 PTC 잉크가 프린팅되는 단계(S300)가 수행될 수 있다.
발열층(570)은 전기적 에너지를 열에너지로 변환하는 발열체(572)를 구비한다. 이때, 발열체(572)는 PTC 잉크가 프린팅되어 제조될 수 있다. 상기 과정에서 발열층(570)은 플렉시블한 구조로 형성될 수 있다.
유리층(560)이 히터 구조체(50)의 커버부(550) 내부에 인서트 사출되어 성형되는 단계(S200)와 유리층(560)과 발열층(570)의 결합 전에 발열층(570)의 적어도 일 부분에 PTC 잉크가 프린팅되는 단계(S300)가 모두 종료되면, 유리층(560)의 일 측에 발열층(570)이 고정되는 단계(S400)가 수행될 수 있다.
발열층(570)은 커버부(550)와 렌즈 구조체(30) 사이에 설치된다. 이때, 발열층(570)은 유리층(560)의 일 측에 고정된다. 구체적으로, 발열층(570)은 빛의 입사 방향을 기준으로 유리층(560)의 후방 측에 고정된다.
전술한 바와 같이, 유리층(560)의 인서트 사출 공정에 의하여 유리층(560)과 커버부(550)는 묘듈화될 수 있다. 이러한 점을 고려하면, 발열층(570), 유리층(560) 및 커버부(550)가 모두 모듈화된 히터 구조체(50)의 제조가 가능하다.
상기 과정이 종료되면, 히터 구조체(50)의 제조가 완료된다. 이후, 히터 구조체(50)와 하우징(10)이 렌즈 구조체(30)를 사이에 두고 결합되는 단계(S600)가 수행됨으로써, 카메라 모듈(1)이 완성된다. 다만, 이에 앞서 렌즈(320) 표면에 발수 코팅층이 형성되는 단계(S500)가 수행될 수 있다.
일 실시 예에서, 히터 구조체(50)와 하우징(10)이 렌즈 구조체(30)를 사이에 두고 결합되는 단계(S600)는 히터 구조체(50)와 하우징(10)이 레이저 용접 공정에 의하여 결합되는 단계(S610)를 포함할 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명은 상기 설명된 실시 예들의 구성에 한정되는 것이 아니다.
또한, 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변경될 수 있다.
더 나아가, 상기 실시 예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.
(부호의 설명)
1: 카메라 모듈
10: 하우징
110: 커넥터 관통구
20: PCB(Printed Circuit Board, 인쇄 회로 기판)
210: 커넥터
220: 오링(O-ring)
30: 렌즈 구조체
310: 배럴(barrel)
320: 렌즈
40: 결합 부재
50: 히터 구조체
510: 전원
511: 전원 연결선
520: 온도 센서
530: 제어부
540: 직렬 변환기
550: 커버부
551: 베이스부
551a: 돌출부
552: 캡
552a: 통공
553: 유리층 삽입부
560: 유리층
570: 발열층
571: 버스 바(bus bar)
572: 발열체

Claims (17)

  1. 피사체로부터 반사된 빛을 굴절시키는 렌즈를 포함하는 렌즈 구조체; 및
    상기 렌즈의 주변부를 가열하는 히터 구조체를 포함하고,
    상기 히터 구조체는,
    빛의 입사 방향을 기준으로 상기 렌즈의 전방 측과 결합되는 커버부; 및
    상기 렌즈의 외주와 대응되는 고리 형상으로 형성되고, 상기 커버부와 상기 렌즈 구조체 사이에 배치되되 상기 렌즈의 방사상 외측에 위치되며, 상기 렌즈의 주변부로 열에너지를 전달하는 발열층을 포함하는,
    카메라 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 히터 구조체는,
    상기 커버부와 상기 발열층 사이에 배치되고, 상기 피사체로부터 반사된 빛을 투과시키는 유리층을 더 포함하는,
    카메라 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 유리층은,
    기 설정된 파장 범위 내의 광파를 선택적으로 투과시키는,
    카메라 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 발열층은,
    전기적 에너지를 열에너지로 변환하는 발열체; 및
    상기 발열체로 전기적 에너지를 전달하는 버스 바(bus bar)를 포함하는,
    카메라 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 발열체는,
    PTC 잉크가 프린팅되어 제조되는,
    카메라 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 발열체는,
    최대 상승 온도가 60℃ 이상 80℃ 이하인 소자로 형성되는,
    카메라 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 커버부는,
    일 방향으로 연장되는 돌출부가 구비되고, 상기 돌출부 내부에 상기 렌즈가 삽입되는 베이스부; 및
    상기 돌출부의 외주와 대응되는 형상으로 형성되고, 상기 돌출부의 외주를 감싸도록 배치되되, 그 내주면이 상기 돌출부의 외주면과 일정 공간을 사이에 두고 결합되는 캡을 포함하는,
    카메라 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 히터 구조체는,
    상기 베이스부와 상기 캡 사이 공간에 인서트(insert) 사출되어 형성되는 유리층을 더 포함하는,
    카메라 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 히터 구조체는,
    상기 히터 구조체의 온도를 측정하는 온도 센서; 및
    상기 온도 센서의 측정 결과가 기 설정된 온도를 초과하는 경우, 상기 발열층의 작동을 정지시키는 제어부를 더 포함하는,
    카메라 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 기 설정된 온도는 60℃ 이상 80℃ 이하인,
    카메라 모듈.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈는,
    표면에 발수 코팅층이 형성되는,
    카메라 모듈.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈는,
    표면에 AR(Anti Reflection) 코팅층이 형성되는,
    카메라 모듈.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 하나의 카메라 모듈의 제조 방법으로서,
    (a) 상기 유리층이 상기 히터 구조체의 상기 커버부 내부에 인서트(insert) 사출되어 성형되는 단계;
    (b) 상기 유리층의 일 측에 상기 발열층이 고정되는 단계; 및
    (c) 상기 히터 구조체와 하우징이 상기 렌즈 구조체를 사이에 두고 결합되는 단계를 포함하는,
    카메라 모듈의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 (a) 단계 이전,
    (a0) 상기 베이스부의 상기 돌출부가 상기 캡의 내주면과 일정 공간을 사이에 두고 상기 캡과 결합되는 단계가 수행되는,
    카메라 모듈의 제조 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 (b) 단계 이전,
    (b0) 상기 발열층의 적어도 일 부분에 PTC 잉크가 프린팅되는 단계가 수행되는,
    카메라 모듈의 제조 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 (c) 단계 이전,
    (c0) 상기 렌즈 표면에 발수 코팅층이 형성되는 단계가 수행되는,
    카메라 모듈의 제조 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    (c1) 상기 히터 구조체와 상기 하우징이 레이저 용접 공정에 의하여 결합되는 단계를 포함하는,
    카메라 모듈의 제조 방법.
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