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KR102740171B1 - 카메라 모듈 - Google Patents

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KR102740171B1
KR102740171B1 KR1020200032044A KR20200032044A KR102740171B1 KR 102740171 B1 KR102740171 B1 KR 102740171B1 KR 1020200032044 A KR1020200032044 A KR 1020200032044A KR 20200032044 A KR20200032044 A KR 20200032044A KR 102740171 B1 KR102740171 B1 KR 102740171B1
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South Korea
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curvature
radius
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lens
diffuser
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이용선
박상준
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈은 광원; 이미지 센서; 및 상기 광원 상에 배치되는 디퓨저;를 포함하고, 상기 디퓨저는, 상기 광원을 향하는 제1면을 포함하고, 상기 제1면은 복수의 렌즈를 포함하고, 상기 복수의 렌즈는, 제1 군에 속하는 복수의 제1 렌즈; 및 상기 제1 렌즈보다 상기 광원의 광축에 대해 더 멀리 배치되며, 제2 군에 속하는 복수의 제2 렌즈;를 포함하고, 상기 복수의 제1 렌즈의 제1 곡률 반경은, 상기 복수의 제2 렌즈의 제2 곡률 반경보다 크다.

Description

카메라 모듈{CAMERA MODULE}
실시 예는 카메라 모듈에 관한 것이다.
3차원 콘텐츠는 게임, 문화뿐만 아니라 교육, 제조, 자율주행 등 많은 분야에서 적용되고 있다. 3차원 콘텐츠를 획득하기 위해서는 깊이 정보(Depth Map)가 필요하다. 깊이 정보는 공간 상의 거리를 나타내는 정보이며, 2차원 영상의 한 지점에 대하여 다른 지점의 원근 정보를 나타낸다.
깊이 정보를 획득하는 방법으로 최근 ToF(Time of Flight)가 주목받고 있다. TOF 방식에 따르면, 비행 시간, 즉 빛을 쏘아서 반사되어 오는 시간을 측정함으로써 물체와의 거리를 계산한다. ToF 방식의 가장 큰 장점은 3차원 공간에 대한 거리정보를 실시간으로 빠르게 제공한다는 점이다. 또한 사용자가 별도의 알고리즘 적용이나 하드웨어적 보정 없이도 정확한 거리 정보를 얻을 수 있다. 또한 매우 가까운 피사체를 측정하거나 움직이는 피사체를 측정하여도 정확한 깊이 정보를 획득할 수 있다.
ToF 카메라 모듈은 피사체와 광원간의 거리가 멀어지면 센서로 입사되는 반사광의 양이 적어져 깊이 정보를 획득할 수 없을 수 있다. 반대로, ToF 카메라 모듈은 피사체와 광원간의 거리가 짧은 경우 센서에 입력되는 광량이 많아져 광포화가 발생할 수 있다. 광포화가 발생하게 되면 깊이 정보를 획득할 수 없다.
따라서, 정확한 깊이 정보를 획득하기 위해서는 광량의 제어가 중요하다.
실시 예는 근거리 피사체에 대한 정확한 깊이 정보를 획득할 수 있는 카메라 모듈을 제공하기 위한 것이다.
실시 예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈은 광원; 이미지 센서; 및 상기 광원 상에 배치되는 디퓨저;를 포함하고, 상기 디퓨저는, 상기 광원을 향하는 제1면을 포함하고, 상기 제1면은 복수의 렌즈를 포함하고, 상기 복수의 렌즈는, 제1 군에 속하는 복수의 제1 렌즈; 및 상기 제1 렌즈보다 상기 광원의 광축에 대해 더 멀리 배치되며, 제2 군에 속하는 복수의 제2 렌즈;를 포함하고, 상기 복수의 제1 렌즈의 제1 곡률 반경은, 상기 복수의 제2 렌즈의 제2 곡률 반경보다 크다.
상기 복수의 제1 렌즈는, 제1축 방향을 따라 배치되고, 상기 복수의 제2 렌즈는, 상기 제1축 방향을 따라 배치될 수 있다.
상기 제1 곡률 반경은, 상기 제1축 방향의 곡률 반경인 제1-1 곡률 반경; 및 상기 제1축에 직교하는 제2축 방향의 곡률 반경인 제1-2 곡률 반경;을 포함하고, 상기 제2 곡률 반경은, 상기 제1축 방향의 곡률 반경인 제2-1 곡률 반경; 및 상기 제2축 방향의 곡률 반경인 제2-2 곡률 반경;을 포함하고, 상기 제1-2 곡률 반경은, 상기 제2-2 곡률 반경보다 클 수 있다.
상기 제2-1 곡률 반경은, 상기 제2-2 곡률 반경보다 작을 수 있다.
상기 제1-1 곡률 반경과 상기 제2-1 곡률 반경은 서로 동일할 수 있다.
상기 복수의 렌즈 사이의 경계에 의해 정의되는 기준면으로부터 상기 복수의 제2 렌즈의 최상단까지의 높이는, 상기 기준면으로부터 상기 제1 렌즈의 최상단까지의 높이보다 클 수 있다.
상기 디퓨저는, 상기 제1면에 대향하는 제2면을 포함하고, 상기 제2면은, 소정의 곡률 반경을 가지는 구면 형상일 수 있다.
상기 복수의 렌즈는, 코닉 상수(conic constant)가 서로 동일할 수 있다.
상기 제1축 방향을 따라 배치되며, 상기 제1축을 기준으로 상기 제1 렌즈 및 제2 렌즈 보다 더 멀리 배치되는 복수의 제3 렌즈;를 포함하고, 상기 복수의 제3 렌즈의 제3 곡률 반경은, 상기 복수의 제2 렌즈의 제2 곡률 반경보다 작을 수 있다.
상기 제3 곡률 반경은, 상기 제1축 방향의 곡률 반경인 제3-1 곡률 반경; 및 상기 제2축 방향의 곡률 반경인 제3-2 곡률 반경;을 포함하고, 상기 제3-2 곡률 반경은, 상기 제2-2 곡률 반경보다 작을 수 있다.
상기 제1-2 곡률 반경은, 10[mm]보다 크고, 14[mm]보다 작을 수 있다.
상기 제2-2 곡률 반경은, 0.5[mm]보다 크고, 0.7[mm]보다 작을 수 있다.
상기 제3-2 곡률 반경은, 0.3[mm]보다 크고, 0.5[mm]보다 작을 수 있다.
상기 제1-2 곡률 반경과 상기 제2-2 곡률 반경 값의 차이는, 상기 제2-2 곡률 반경과 상기 제3-2 곡률 반경 값의 차이보다 더 클 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈은 광원; 이미지 센서; 및 상기 광원 상에 배치되는 디퓨저;를 포함하고, 상기 디퓨저는, 상기 광원을 향하는 제1면;을 포함하고, 상기 제1면은, 복수의 렌즈를 포함하고, 상기 복수의 렌즈는, 상기 디퓨저의 기준면으로부터 상기 광원의 광축 방향으로 따라 0[mm] 에서 200[mm] 이내의 범위에 도달하는 광의 평균 복사도[W/mm2]가, 200[mm]에서 400[mm] 이내의 범위에 도달하는 광의 평균 복사도[W/mm2]보다 작은 값을 가지도록 배열된다.
상기 0[mm] 에서 200[mm] 이내의 범위에 도달하는 광의 평균 복사도[W/mm2]는, 200[mm]에서 400[mm] 이내의 범위에 도달하는 광의 평균 복사도[W/mm2]의 0.5배 보다 크고 1배 보다 작은 값을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈은 광원; 이미지 센서; 및 상기 광원 상에 배치되는 디퓨저;를 포함하고, 상기 디퓨저는, 상기 광원을 향하는 제1면을 포함하고, 상기 제1면은, 복수의 렌즈를 포함하고, 상기 복수의 렌즈는, 상기 광원의 광축에 수직하는 하나의 축의 방향을 따라, 상기 광원의 광축으로 멀어질수록 곡률 반경이 작아진다.
상기 복수의 렌즈는, 제1축 방향을 따라 배치되는 복수의 제1 렌즈; 및 상기 복수의 제1 렌즈와 이격하고, 상기 제1축 방향을 따라 배치되는 복수의 제2 렌즈;를 포함하고, 상기 복수의 제1 렌즈는, 상기 광원의 광축과 수직한 제1축 방향의 곡률 반경인 제1-1 곡률 반경; 및 상기 광원의 광축 및 상기 제1축 방향과 수직한 제2축 방향의 곡률 반경인 제1-2곡률 반경;을 포함하고, 상기 복수의 제2 렌즈는 상기 제1축 방향의 곡률 반경인 제2-1 곡률 반경; 및 상기 제2축 방향의 곡률 반경인 제2-2 곡률 반경;을 포함하고, 상기 제1-1 곡률 반경과 상기 제2-1 곡률 반경은 상이하고, 상기 제1-2 곡률 반경과 상기 제2-2 곡률 반경은 상이할 수 있다.
실시 예에 따르면, 근접한 피사체에 대한 깊이 정보 획득 정확도가 높은 카메라 모듈을 제공할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 실시예에 따른 카메라 모듈의 사시도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 카메라 모듈의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 발광부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 디퓨저의 제1 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 디퓨저의 제2 사시도이다.
도 6는 본 발명의 실시예에 따른 디퓨저의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 디퓨저의 제1 측면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 디퓨저의 제2 측면도이다.
도 9 내지 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 디퓨저의 단면 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 14 내지 도 17은 본 발명의 실시예에 따른 디퓨저의 단면 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 18는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈이 부착된 전자기기의 예시를 나타낸다.
도 19 및 도 20은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈이 부착된 전자기기의 시뮬레이션 결과를 나타낸 결과이다.
도 21은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디퓨저의 제1 측면도이다.
도 22는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디퓨저의 제2 측면도이다.
도 23은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 구동 방식을 설명하기 위한 도면이다.
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, 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 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 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 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)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
이하에서는 본 실시예에 따른 광학기기의 구성을 설명한다.
광학기기는 핸드폰, 휴대폰, 스마트폰(smart phone), 휴대용 통신장치, 휴대용 스마트 기기, 디지털 카메라, 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player) 및 네비게이션 중 어느 하나일 수 있다. 다만, 광학기기의 종류가 이에 제한되는 것은 아니며 영상 또는 사진을 촬영하기 위한 어떠한 장치도 광학기기에 포함될 수 있다.
광학기기는 본체를 포함할 수 있다. 본체는 광학기기의 외관을 형성할 수 있다. 본체는 카메라모듈을 수용할 수 있다. 본체의 일면에는 디스플레이부가 배치될 수 있다. 일례로, 본체의 일면에 디스플레이부 및 카메라모듈이 배치될 수 있다.
광학기기는 디스플레이부를 포함할 수 있다. 디스플레이부는 본체의 일면에 배치될 수 있다. 디스플레이부는 카메라모듈에 의해 감지된 결과를 출력할 수 있다. 디스플레이부는 터치 스크린일 수 있다.
광학기기는 카메라 모듈을 포함할 수 있다. 카메라 모듈은 ToF(Time of Flight) 모듈 또는 TOF 장치일 수 있다. 카메라 모듈은 ToF 카메라 모듈 또는 ToF 카메라 장치일 수 있다. 카메라 모듈은 광학 장치일 수 있다. 카메라 모듈은 ToF 3D 감지 기술을 제공할 수 있다. 카메라 모듈은 안면 인식 및/또는 홍채 인식을 위해 사용될 수 있다. 즉, 카메라 모듈은 광학기기에 안면 인식 기능 및/또는 홍채 인식 기능을 제공할 수 있다. 카메라 모듈은 보안을 위한 생체 인증 기능을 제공할 수 있다. 카메라 모듈은 광학기기의 본체에 설치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈은 깊이 정보 측정 장치로 명명될 수도 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 카메라 모듈로 지칭하여 설명하도록 하나, 이는 깊이 정보 측정 장치와 동일한 의미로 해석될 수 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 카메라 모듈의 사시도이다. 도 2는 본 실시예에 따른 카메라 모듈의 분해 사시도이다.
카메라 모듈은 발광부와 수광부를 포함할 수 있다. 다만, 회로기판(100), 홀더(300) 및 쉴드 캔(500) 등의 구성은 일체로 형성되어 발광부와 수광부에 공용으로 사용되므로 발광부와 수광부로 구분하기 어려울 수 있다. 이 경우 위 구성들 각각이 발광부와 수광부 각각의 구성요소로 이해될 수 있다. 다만, 변형례로 회로기판(100), 홀더(300) 및 쉴드 캔(500) 등의 공용 구성은 발광부와 수광부에 각각 별도로 제공될 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 발광부는 광원 모듈로 지칭될 수 있고, 수광부는 수광 모듈로 지칭될 수 있다.
발광부(광원 모듈)는 회로기판(100), 광원(200), 홀더(300), 디퓨저(410), 디퓨저 링(420) 및 쉴드 캔(500)을 포함할 수 있다. 수광부(수광 모듈)는 회로기판(100), 센서(600), 필터(800), 홀더(300), 렌즈(700), 배럴(710) 및 쉴드 캔(500)을 포함할 수 있다.
회로기판(100)은 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)을 포함할 수 있다. 회로기판(100)은 FPCB(910)를 통해 커넥터(920)와 연결될 수 있다. 회로기판(100)과 FPCB(910)는 RFPCB(Rigid Flexible PCB)로 형성될 수 있다. 회로기판(100)에는 광원(200)과 센서(600)가 배치될 수 있다. 회로기판(100)은 홀더(300)의 하단에 배치될 수 있다. 회로기판(100)은 적어도 하나의 단자를 포함할 수 있다. 회로기판(100)에 포함된 단자 중 적어도 하나는 쉴드 캔(500)의 결합부와 결합될 수 있다.
광원(200)은 회로기판(100) 상에 배치될 수 있다. 광원(200)은 회로기판(100)과 전기적으로 연결될 수 있다. 광원(200)은 회로기판(100)을 통해 회로기판(100) 상에 배치된 구동부와 전기적으로 연결될 수 있다. 광원(200)은 수직 캐비티 표면 광방출 레이저(vertical-cavity surface-emitting laser, VCSEL) 어레이(array)일 수 있다.
홀더(300)는 회로기판(100) 상에 배치될 수 있다. 홀더(300)는 회로기판(100)에 접촉하여 배치될 수 있다. 홀더(300)는 접착제에 의해 회로기판(100)에 고정될 수 있다. 홀더(300)는 내부에 광원(200), 디퓨저 모듈(400), 센서(600) 및 필터(800)를 수용할 수 있다. 홀더(300)는 플라스틱 사출물일 수 있다. 홀더(300)는 사출에 의해 형성될 수 있다.
디퓨저 모듈(400)은 디퓨저(410)와 디퓨저 링(420)을 포함할 수 있다. 디퓨저 모듈(400)은 변형례와 같이 일체로 형성될 수 있으나, 본 실시예에서는 사출 성형시 성형성을 증가시키기 위해 디퓨저(410)와 디퓨저 링(420)으로 분리 제조할 수 있다. 디퓨저(410)와 디퓨저 링(420)은 서로 분리될 수 있다.
디퓨저(410)는 디퓨저 렌즈일 수 있다. 디퓨저(410)는 앞서 설명한 디퓨저(120)에 대응할 수 있다. 디퓨저(410)는 홀더(300) 내에 배치될 수 있다. 디퓨저(410)는 홀더(300)에 결합될 수 있다. 디퓨저(410)는 홀더(300)에 고정될 수 있다. 디퓨저(410)는 광원(200)으로부터 방출되는 빛의 광경로 상에 배치될 수 있다. 디퓨저(410)는 광원(200) 상에 배치될 수 있다. 디퓨저(410)는 광원(200) 위에 배치될 수 있다. 디퓨저(410)는 플라스틱 사출물일 수 있다. 디퓨저(410)는 플라스틱 사출에 의해 형성될 수 있다. 디퓨저(410)의 상단의 높이는 렌즈(700)의 상단의 높이와 대응할 수 있다. 디퓨저(410)는 수직방향 중 상방향으로 삽입되어 홀더(300)와 결합될 수 있다. 이때, 상방향은 홀더(300)의 하부에서 홀더(300)의 상부를 향하는 방향일 수 있다. 디퓨저(410)의 일부는 상방향으로 홀더(300)와 오버랩될 수 있다.
디퓨저 링(420)은 홀더(300) 내에 배치될 수 있다. 디퓨저 링(420)은 홀더(300)에 고정될 수 있다. 디퓨저 링(420)은 홀더(300)에 결합될 수 있다. 디퓨저 링(420)은 디퓨저(410) 아래에 배치될 수 있다. 디퓨저 링(420)은 디퓨저(410)를 지지할 수 있다. 디퓨저 링(420)은 디퓨저(410)와 접촉될 수 있다. 디퓨저 링(420)은 플라스틱 사출물일 수 있다. 디퓨저 링(420)은 플라스틱 사출에 의해 형성될 수 있다.
쉴드 캔(500)은 홀더(300)의 몸체부를 커버할 수 있다. 쉴드 캔(500)은 커버(cover)를 포함할 수 있다. 쉴드 캔(500)은 커버 캔(cover can)을 포함할 수 있다. 쉴드 캔(500)은 비자성체일 수 있다. 쉴드 캔(500)은 금속 재질로 형성될 수 있다. 쉴드 캔(500)은 금속의 판재로 형성될 수 있다. 쉴드 캔(500)은 회로기판(100)과 전기적으로 연결될 수 있다. 쉴드 캔(500)은 솔더볼을 통해 회로기판(100)과 연결될 수 있다. 이를 통해, 쉴드 캔(500)은 그라운드될 수 있다. 쉴드 캔(500)은 전자 방해 잡음(EMI, electromagnetic interference)을 차단할 수 있다. 이때, 쉴드 캔(500)은 'EMI 쉴드캔'으로 호칭될 수 있다. 본 실시예에서는 광학 장치의 내부에서 높은 전압이 이용됨에 따라 전자 방해 잡음이 커질 수 있는데 쉴드 캔(500)이 전자 방해 잡음을 차단할 수 있다.
센서(600)는 회로기판(100)에 배치될 수 있다. 센서(600)는 회로기판(100)에 홀더(300)의 격벽의 타측에 배치될 수 있다. 즉, 센서(600)는 홀더(300)의 격벽을 기준으로 광원(200)의 반대편에 배치될 수 있다. 센서(600)는 적외선을 감지할 수 있다. 센서(600)는 적외선 중 특정 파장의 광을 감지할 수 있다. 센서(600)는 필터(800)를 통과한 광을 감지할 수 있다. 센서(600)는 광원(200)의 파장 대역의 빛을 감지할 수 있다. 이를 통해, 광원(200)으로부터 방출되어 피사체에 반사된 광을 센서(600)가 감지하여 피사체의 3D 이미지 정보를 센싱할 수 있다. 센서(600)의 유효센싱영역은 디퓨저(410)와 대응하여 배치되지만, 센서(600)는 전체적으로 격벽 쪽으로 치우쳐 배치될 수 있다. 센서(600) 중 격벽 쪽으로 치우친 부분에는 센서(600)의 회로 패턴 등이 배치될 수 있다.
렌즈(700)는 배럴(710) 내에 고정될 수 있다. 렌즈(700)는 플라스틱 사출물일 수 있다. 렌즈(700)는 플라스틱 사출에 의해 형성될 수 있다. 렌즈(700)는 복수의 렌즈를 포함할 수 있다.
필터(800)는 렌즈(700)와 센서(600) 사이에 배치될 수 있다. 필터(800)는 특정 파장 대의 광을 통과시키는 대역 통과 필터(band pass filter)일 수 있다. 필터(800)는 적외선을 통과시킬 수 있다. 필터(800)는 적외선 중 특정 파장의 광을 통과시킬 수 있다. 필터(800)는 광원(200)이 방출하는 빛의 파장 대역의 빛을 통과시킬 수 있다. 필터(800)는 가시광선을 차단할 수 있다. 필터(800)는 홀더(300)에 결합될 수 있다. 홀더(300)에는 필터(800)와 대응하는 크기의 홈이 형성되고, 필터(800)는 홈에 삽입되어 접착제로 고정될 수 있다. 홀더(300)의 홈에는 필터(800)와 홀더(300) 사이에 접착제를 주입하기 위한 접착제 주입홈이 함께 형성될 수 있다. 필터(800)는 디퓨저 링(420)의 위치보다 낮은 위치에 배치될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 발광부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 발광부는 회로기판(100), 광원(200), 구동부(250), 홀더(300) 및 디퓨저 모듈(400)을 포함할 수 있다.
발광부는 회로기판(100)을 포함한다. 회로기판(100)에는 광원(200)이 배치될 수 있다. 회로기판(100)에는 광원(200)과 전기적으로 연결되는 패드 전극이 배치될 수 있다. 회로기판(100)에는 구동부(250)가 배치될 수 있다. 회로기판(100)에는 광원(200)과 구동부(250)를 전기적으로 연결하는 회로 패턴이 인쇄될 수 있다. 회로기판(100)은 광원(200)을 구동하기 위한 회로 패턴이 인쇄될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 회로기판(100)은 외부 전원을 광원(200)에 공급하는 회로 패턴이 인쇄될 수 있다. 회로기판(100)은 광원(200) 및 구동부(250) 이외에도 발광부의 구동에 필요한 다양한 소자들이 배치될 수도 있다.
발광부는 광원(200)을 포함한다. 광원(200)은 회로기판(100)의 상면에 배치되며, 회로기판(100)에 인쇄된 회로 패턴과 전기적으로 연결될 수 있다. 광원(200)의 하단에는 회로기판(100)에 인쇄된 회로 패턴과 전기적으로 연결되는 전극이 배치될 수 있다. 광원(200)의 상단에는 회로기판(100)에 인쇄된 회로 패턴과 전기적으로 연결되는 전극이 배치될 수 있다.
광원(200)은 회로기판(100)과 접촉하는 하부면에 대향하는 상부면으로 광을 방출할 수 있다. 광원(200)은 복수의 층(layer)이 적층된 구조로서, 전류가 인가되면 복수의 층에서 광이 생성될 수 있다. 생성된 광은 광원(200) 내부의 애퍼처를 통과한 후 상부면에 배치된 복수의 개구부를 통해 출력될 수 있다. 애퍼처는 복수일 수 있고, 각각의 애퍼처는 복수의 개구부 각각에 대응할 수 있다. 따라서, 애퍼처의 개수와 개구부의 개수는 동일할 수 있다.
광원(200)은 홈을 포함할 수 있다. 홈은 적어도 하나 이상일 수 있다. 광원(200)은 홈에 의해 구분되는 복수의 구동 영역을 포함할 수 있다. 복수의 구동 영역은 각각 독립적으로 구동될 수 있다. 즉, 복수의 구동 영역은 독립적으로 구동되어 복수의 구동 영역 각각에 포함된 적어도 하나의 개구부를 통해 광을 출력할 수 있다. 복수의 구동 영역은 구비된 개구부의 개수가 서로 상이할 수 있다. 복수의 구동 영역은 구비된 애퍼처의 개수가 서로 상이할 수 있다. 복수의 구동 영역은 면적이 서로 상이할 수 있다. 이때, 구동 영역의 면적이란 구동 영역의 상부면에 대한 면적을 의미할 수 있다.
발광부는 구동부(250)를 포함한다. 구동부(250)는 복수의 스위칭 소자 및 게이트 드라이버를 포함할 수 있다. 스위칭 소자는 복수의 에미터 존 각각에 대응하여 구비될 수 있다. 스위칭 소자의 개수와 에미터 존의 개수는 동일할 수 있다. 게이트 드라이버는 스위칭 소자의 온오프 제어를 수행할 수 있다. 게이트 드라이버는 집적회로(IC) 소자로 구현될 수 있다. 게이트 드라이버는 복수의 스위칭 소자 각각과 전기적으로 연결되어, 스위칭 온오프 제어를 수행할 수 있다.
발광부는 디퓨저 모듈(400)을 포함한다. 디퓨저 모듈(400)은 광원(200)과 소정의 거리만큼 이격 배치될 수 있다. 디퓨저 모듈(400)은 디퓨저와 디퓨저를 홀더(300)에 지지/고정하는 디퓨저링을 포함한다.
디퓨저는 제1면과 제2면을 포함하는 플레이트 형태로 구현될 수 있다. 디퓨저의 제1면은 광원(200)이 출력된 광을 입력받는 면일 수 있다. 디퓨저의 제1면에는 마이크로렌즈(micro lens)가 일정한 피치에 따라 배치된다. 이때, 마이크로 렌즈의 크기, 곡률, 굴절률, 피치의 크기 등에 따라 제1면을 통해 집광되는 광의 각도를 조절함으로써 입력되는 광을 산란시켜 제2면을 통해 출력한다. 마이크로 렌즈의 크기, 곡률, 굴절률, 피치의 크기는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 용도, 디퓨저 모듈(400)과 광원(200) 사이의 간격, 광원(200)의 형태 및 종류 등을 고려하여 당업자에 의해 설계 변경이 가능하다.
디퓨저의 제2면은 제1면을 통해 입력된 광이 산란된 후 출력되는 면일 수 있다. 디퓨저의 제2면은 구면 또는 평면으로 구현될 수 있으며, 이는 당업자에 의해 설계 변경이 가능하다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 디퓨저의 제1 사시도이다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 디퓨저의 제2 사시도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 디퓨저는 제1면 및 제2면을 포함할 수 있다.
제1면은 광원을 향하는 면을 의미할 수 있다. 제1면은 광원이 출력하는 광을 입력받는 면을 의미할 수 있다. 제1면은 광원의 전방(광경로 상에서 하류측)에 배치될 수 있다. 제1면은 광원을 향하여 배치된 면을 의미할 수 있다.
제1면은 복수의 렌즈를 포함한다. 디퓨저(410)는 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 제1면에는 복수의 렌즈가 배치될 수 있다. 복수의 렌즈는 마이크로렌즈(micro lens)일 수 있다.
제1면은 광원에서 출력된 광을 확산시킬 수 있다. 제1면에 배치된 복수의 렌즈는 광원에서 출력된 광을 확산시킬 수 있다. 제1면에 배치된 복수의 렌즈는 광원에서 출력된 광을 확산시킬 수 있다. 제1면은 확산된 광을 출력할 수 있다. 제1면을 투과한 광은 확산되어 제2면으로 출력될 수 있다.
광원이 수직 캐비티 표면 광방출 레이저(vertical-cavity surface-emitting lase, VCSEL)와 같은 레이저 소자를 통해 광을 출력할 경우, 좁은 발산각을 가진다. 즉, 출력되는 광의 발산각이 좁을 수 있다. 디퓨저(410)의 제1면은 복수의 렌즈를 통해 광을 확산(발산각 증가)시켜 출력할 수 있다. 광의 확산 정도는 렌즈의 크기, 곡률, 굴절률, 피치의 크기 등에 따라 달라질 수 있다.
제2면은 제1면에 대향하는 면을 의미할 수 있다. 제2면은 광원으로부터 입력받은 광을 다시 출력하는 면을 의미할 수 있다. 제2면은 피사체를 향하여 배치된 면을 의미할 수 있다.
제2면은 소정의 곡률 반경을 가지는 구면 형상일 수 있다. 제2면은 제1면을 투과한 광의 화각(FOV, Filed of view)을 확대할 수 있다. 제2면은 제1면을 투과하며 확산된 광의 화각을 확대할 수 있다. 제2면은 확대된 광을 피사체로 조사시킬 수 있다. 제2면은 구조광이 피사체의 전반에 걸쳐 투영되도록, 구조광의 화각을 늘리는 기능을 수행할 수 있다. 구면 형상의 곡률 반경은 카메라 모듈에서 요구하는 화각에 따라 다르게 설정될 수 있다. 구면 형상의 곡률 반경이 클수록 화각의 확대량이 적어질 수 있다.
다른 실시예로, 제2면은 평면 형상일 수 있다. 제2면이 평면 형상일 경우, 카메라 모듈은 제2면의 전면(피사체 방향)에 광의 화각을 확대할 수 있는 렌즈를 배치할 수도 있다. 예를 들어, 카메라 모듈은 오목렌즈, 광각렌즈 또는 어안(fish eye)렌즈 등을 통해 제1면을 투과한 광의 화각을 확대할 수 있다. 카메라 모듈은 렌즈의 곡률 반경을 통해 화각의 확대량을 다르게 설정할 수 있다.
도 6는 본 발명의 실시예에 따른 디퓨저의 평면도이다.
도 6는 제1면 방향에서 바라본 디퓨저의 평면도를 도시한다.
도 6를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 디퓨저(410)는 제1면에 복수의 렌즈가 배치된다. 복수의 렌즈는 제1축(AXIS1) 방향 및 제2축(AXIS2) 방향을 따라 매트릭스(matrix) 형태로 배열될 수 있다. 여기서, 제1축(AXIS1)은 가로축을 의미할 수 있다. 제1축(AXIS1)은 x축을 의미할 수 있다. 제1축(AXIS1)은 카메라 모듈이 전자기기와 결합시 지면(바닥면)에 수평하는 축을 의미할 수 있다. 제1축(AXIS1)은 디퓨저(410)의 평면 상의 중심을 지날 수 있다. 제2축(AXIS2)은 세로축을 의미할 수 있다. 제2축(AXIS2)은 y축을 의미할 수 있다. 제2축(AXIS2)은 카메라 모듈이 전자기기와 결합시 지면(바닥면)에 수직하는 축을 의미할 수 있다. 따라서, 제2축(AXIS2)은 제1축(AXIS1)과 서로 수직할 수 있다. 제2축(AXIS2)은 디퓨저(410)의 평면 상의 중심을 지날 수 있다. 따라서, 제2축(AXIS2)은 제1축(AXIS1)과 디퓨저(410)의 평면 상의 중심에서 교차될 수 있다. 제3축은 디퓨저(410)의 두께방향 축을 의미할 수 있다. 제3축은 z축을 의미할 수 있다. 제3축은 광축과 동일한 방향의 축을 의미할 수 있다.
디퓨저(410)를 제1면 방향에서 바라본 평면은 사각형상일 수 있다. 디퓨저(410)를 제1면 방향에서 바라본 평면은 사각형상이되, 모서리에 소정의 곡률이 형성될 수 있다. 4개의 모서리가 가지는 곡률은 서로 동일할 수 있다. 소정의 곡률이 형성된 모서리 부분에는 렌즈가 배치되지 않을 수 있다. 렌즈가 배치되지 않은 모서리는 디퓨저 링이 결합됨으로써 디퓨저(410)와 하우징이 결합되는데 이용될 수 있다.
복수의 렌즈는 복수의 제1 렌즈(MLA1), 복수의 제2 렌즈(MLA2), 복수의 제3 렌즈(MLA3) 및 복수의 제4 렌즈(MLA4)를 포함할 수 있다.
복수의 제1 렌즈(MLA1)는 디퓨저(410)의 중심(C)을 지나는 제1축(AXIS1) 방향을 따라 배치되는 렌즈일 수 있다. 복수의 제1 렌즈(MLA1)는 제1축(AXIS1)에 인접하여 배치될 수 있다. 복수의 제1 렌즈(MLA1)는 제1축(AXIS1)에 나란히 배치될 수 있다. 복수의 제1 렌즈(MLA1)는 제1축(AXIS1)에 인접하여 배치될 수 있으므로, 디퓨저(410)의 제1면 상에는 제1 렌즈(MLA1)가 배치된 2개의 행이 존재할 수 있다. 도 5를 참조하면, 복수의 제1 렌즈(MLA1)는 제4행(LINE4) 및 제5행(LINE5)에 배치될 수 있다. 복수의 제1 렌즈(MLA1)는 제1군에 속하는 렌즈일 수 있다. 제1군은 하나의 행을 의미할 수 있다. 한편, 도면에서는 하나의 행에 배치된 복수의 제1 렌즈(MLA1)를 8개로 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않는다. 하나의 행에 배치된 제1 렌즈(MLA1)의 개수는 카메라 모듈의 용도 등 다양한 변수에 따라 당업자에 의해 변경될 수 있다.
복수의 제2 렌즈(MLA2)는 제1축(AXIS1) 방향을 따라 배치되며, 제1축(AXIS1)으로부터 제1 렌즈(MLA1)보다 이격 배치되는 렌즈일 수 있다. 복수의 제2 렌즈(MLA2)는 제1축(AXIS1)에 나란히 배치되되, 제1축(AXIS1)에 이격 배치될 수 있다. 복수의 제2 렌즈(MLA2)는 복수의 제1 렌즈(MLA1)보다 제1축(AXIS1)으로부터 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 디퓨저(410)의 평면 상에서 제1 렌즈(MLA1)의 중심에서 제1축(AXIS1)까지의 최단 거리를 제1 거리라고 한다. 디퓨저(410)의 평면 상에서 제2 렌즈(MLA2)의 중심에서 제1축(AXIS1)까지의 최단 거리를 제2 거리라고 한다. 이때, 제2 거리는 제1 거리보다 큰 값을 가진다. 제2 렌즈(MLA2)는 제1 렌즈(MLA1)에 인접하여 배치될 수 있다. 제2 렌즈(MLA2)는 제1축(AXIS1)으로부터 이격되므로, 디퓨저(410)의 제1면 상에는 제2 렌즈(MLA2)가 배치된 2개의 행이 존재할 수 있다. 도 5를 참조하면, 복수의 제2 렌즈(MLA2)는 제3행(LINE3) 및 제6행(LINE6)에 배치될 수 있다. 복수의 제2 렌즈(MLA2)는 제2군에 속하는 렌즈일 수 있다. 제2군은 제1군과 다른 하나의 행을 의미할 수 있다. 한편, 도면에서는 하나의 행에 배치된 복수의 제2 렌즈(MLA2)를 8개로 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않는다. 하나의 행에 배치된 제2 렌즈(MLA2)의 개수는 카메라 모듈의 용도 등 다양한 변수에 따라 당업자에 의해 변경될 수 있다.
복수의 제3 렌즈(MLA3)는 제1축(AXIS1) 방향을 따라 배치되며, 제1축(AXIS1)으로부터 제2 렌즈(MLA2)보다 이격 배치되는 렌즈일 수 있다. 복수의 제3 렌즈(MLA3)는 제1축(AXIS1)에 나란히 배치되되, 제1축(AXIS1)에 이격 배치될 수 있다. 복수의 제3 렌즈(MLA3)는 복수의 제2 렌즈(MLA2)보다 제1축(AXIS1)으로부터 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 디퓨저(410)의 평면 상에서 제2 렌즈(MLA2)의 중심에서 제1축(AXIS1)까지의 최단 거리를 제2 거리라고 한다. 디퓨저(410)의 평면 상에서 제3 렌즈(MLA3)의 중심에서 제1축(AXIS1)까지의 최단 거리를 제3 거리라고 한다. 이때, 제3 거리는 제2 거리보다 큰 값을 가진다. 제3 렌즈(MLA3)는 제2 렌즈(MLA2)에 인접하여 배치될 수 있다. 제3 렌즈(MLA3)는 제1축(AXIS1)으로부터 이격되므로, 디퓨저(410)의 제1면 상에는 제3 렌즈(MLA3)가 배치된 2개의 행이 존재할 수 있다. 도 5를 참조하면, 복수의 제3 렌즈(MLA3)는 제2행(LINE2) 및 제7행(LINE7)에 배치될 수 있다. 복수의 제3 렌즈(MLA3)는 제3군에 속하는 렌즈일 수 있다. 제3군은 제1군 및 제2군과 다른 하나의 행을 의미할 수 있다. 한편, 도면에서는 하나의 행에 배치된 복수의 제3 렌즈(MLA3)를 8개로 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않는다. 하나의 행에 배치된 제3 렌즈(MLA3)의 개수는 카메라 모듈의 용도 등 다양한 변수에 따라 당업자에 의해 변경될 수 있다.
복수의 제4 렌즈(MLA4)는 제1축(AXIS1) 방향을 따라 배치되며, 제1축(AXIS1)으로부터 제3 렌즈(MLA3)보다 이격 배치되는 렌즈일 수 있다. 복수의 제4 렌즈(MLA4)는 제1축(AXIS1)에 나란히 배치되되, 제1축(AXIS1)에 이격 배치될 수 있다. 복수의 제4 렌즈(MLA4)는 복수의 제3 렌즈(MLA3)보다 제1축(AXIS1)으로부터 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 디퓨저(410)의 평면 상에서 제3 렌즈(MLA3)의 중심에서 제1축(AXIS1)까지의 최단 거리를 제3 거리라고 한다. 디퓨저(410)의 평면 상에서 제4 렌즈(MLA4)의 중심에서 제1축(AXIS1)까지의 최단 거리를 제4 거리라고 한다. 이때, 제4 거리는 제3 거리보다 큰 값을 가진다. 제4 렌즈(MLA4)는 제3 렌즈(MLA3)에 인접하여 배치될 수 있다. 제4 렌즈(MLA4)는 제1축(AXIS1)으로부터 이격되므로, 디퓨저(410)의 제1면 상에는 제4 렌즈(MLA4)가 배치된 2개의 행이 존재할 수 있다. 도 5를 참조하면, 복수의 제1 렌즈(MLA1)는 제1행(LINE1) 및 제8행(LINE8)에 배치될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로서, 2개의 이상의 행에 복수의 제4 렌즈(MLA4)가 배치될 수도 있다. 복수의 제4 렌즈(MLA4)는 제4군에 속하는 렌즈일 수 있다. 제4군은 제1 내지 제3군과 다른 하나의 행을 의미할 수 있다. 한편, 도면에서는 하나의 행에 배치된 복수의 제4 렌즈(MLA4)를 6개로 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않는다. 하나의 행에 배치된 제4 렌즈(MLA4)의 개수는 카메라 모듈의 용도 등 다양한 변수에 따라 당업자에 의해 변경될 수 있다.
이와 같이, 디퓨저(410)는 제1면에 제1축(AXIS1)에서 외곽방향으로 제1 렌즈(MLA1), 제2 렌즈(MLA2), 제3 렌즈(MLA3) 및 제4 렌즈(MLA4)가 순차적으로 배치될 수 있다. 디퓨저(410)는 제1면에 제2축(AXIS2) 방향을 따라 제1 렌즈(MLA1), 제2 렌즈(MLA2), 제3 렌즈(MLA3) 및 제4 렌즈(MLA4)가 순차적으로 배치될 수 있다. 디퓨저(410)는 제1면에 y축 방향을 따라 제1 렌즈(MLA1), 제2 렌즈(MLA2), 제3 렌즈(MLA3) 및 제4 렌즈(MLA4)가 순차적으로 배치될 수 있다.
디퓨저(410)는 제1면에 제1 렌즈(MLA1), 제2 렌즈(MLA2), 제3 렌즈(MLA3) 및 제4 렌즈(MLA4)가 제1축(AXIS1)을 기준으로 대칭적으로 배치될 수 있다. 도 5를 참조하면, 복수의 제1 렌즈(MLA1)가 배치된 제4행(LINE4)과 제5행(LINE5)이 제1축(AXIS1)을 기준으로 대칭될 수 있다. 복수의 제2 렌즈(MLA2)가 배치된 제3행(LINE3)과 제6행(LINE6)이 제1축(AXIS1)을 기준으로 대칭될 수 있다. 복수의 제3 렌즈(MLA3)가 배치된 제2행(LINE2)과 제7행(LINE7)이 제1축(AXIS1)을 기준으로 대칭될 수 있다. 복수의 제4 렌즈(MLA4)가 배치된 제1행(LINE1)과 제8행(LINE8)이 제1축(AXIS1)을 기준으로 대칭될 수 있다.
한편, 상기에서 설명한 제1 내지 제4 렌즈(MLA4)는 이외에도 제5 내지 제n 렌즈(여기서, n은 정수)를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 복수의 제n 렌즈는 제1축(AXIS1)에 나란히 배치되되, 제1축(AXIS1)에 이격 배치될 수 있다. 복수의 제n 렌즈는 복수의 제n-1 렌즈보다 제1축(AXIS1)으로부터 이격되어 배치될 수 있다.
복수의 렌즈는 중심 영역과 외곽 영역으로 구분될 수 있다. 여기서, 중심 영역은 디퓨저(410)의 제1축에 인접한 영역을 의미할 수 있다. 외곽 영역은 중심 영역보다 제1축으로 이격된 영역을 의미할 수 있다. 다른 실시예로, 중심 영역은 디퓨저(410)의 제2축에 인접한 영역을 의미할 수 있다. 외곽 영역은 중심 영역보다 제2축으로 이격된 영역을 의미할 수 있다. 다른 실시예로, 중심 영역은 디퓨저(410)의 중심에 인접한 영역을 의미할 수 있다. 외곽 영역은 중심 영역보다 디퓨저(410)의 중심으로부터 이격된 영역을 의미할 수 있다.
복수의 렌즈는 중심 영역과 외곽 영역에서 곡률 반경이 상이할 수 있다. 복수의 렌즈는 중심 영역에 배치된 복수의 렌즈의 곡률 반경이 외곽 영역에 배치된 복수의 렌즈의 곡률 반경보다 클 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 디퓨저의 제1 측면도이다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 디퓨저의 제2 측면도이다.
도 7은 제1축 방향으로 바라본 디퓨저(410)의 측면도를 도시한다. 도 8은 제2축 방향으로 바라본 디퓨저(410)의 측면도를 도시한다.
복수의 제1 렌즈의 제1 곡률 반경은, 복수의 제2 렌즈의 제2 곡률 반경보다 클 수 있다. 복수의 제2 렌즈의 제2 곡률 반경은 복수의 제3 렌즈의 제3 곡률 반경보다 클 수 있다. 복수의 제3 렌즈의 제3 곡률 반경은 복수의 제4 렌즈의 제4 곡률 반경보다 클 수 있다.
제1 곡률 반경은 제1 렌즈의 곡률 반경을 의미할 수 있다. 제1 곡률 반경은 제1-1 곡률 반경 및 제1-2 곡률 반경을 포함할 수 있다. 제1-1 곡률 반경은 제1축 방향의 곡률 반경일 수 있다. 제1-1 곡률 반경은 x축 방향의 곡률 반경일 수 있다. 제1-2 곡률 반경은 제1축(AXIS1)에 직교하는 제2축 방향의 곡률 반경일 수 있다. 제1-2 곡률 반경은 y축 방향의 곡률 반경일 수 있다.
제2 곡률 반경은 제2 렌즈의 곡률 반경을 의미할 수 있다. 제2 곡률 반경은 제2-1 곡률 반경 및 제2-2 곡률 반경을 포함할 수 있다. 제2-1 곡률 반경은 제1축 방향의 곡률 반경일 수 있다. 제2-2 곡률 반경은 제2축 방향의 곡률 반경일 수 있다. 제2-2 곡률 반경은 y축 방향의 곡률 반경일 수 있다.
제3 곡률 반경은 제3 렌즈의 곡률 반경을 의미할 수 있다. 제3 곡률 반경은 제3-1 곡률 반경 및 제3-2 곡률 반경을 포함할 수 있다. 제3-1 곡률 반경은 제1축 방향의 곡률 반경일 수 있다. 제3-2 곡률 반경은 제2축 방향의 곡률 반경일 수 있다. 제3-2 곡률 반경은 y축 방향의 곡률 반경일 수 있다.
제4 곡률 반경은 제4 렌즈의 곡률 반경을 의미할 수 있다. 제4 곡률 반경은 제4-1 곡률 반경 및 제4-2 곡률 반경을 포함할 수 있다. 제4-1 곡률 반경은 제1축 방향의 곡률 반경일 수 있다. 제4-2 곡률 반경은 제2축 방향의 곡률 반경일 수 있다. 제4-2 곡률 반경은 y축 방향의 곡률 반경일 수 있다.
아래의 표 1 및 표 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 렌즈의 코닉 상수와 곡률 반경의 예를 나타낸 표이다. 표 1 및 표 2는 도 5에서와 같이 복수의 렌즈가 디퓨저(410)의 제1면에 배열된 경우에 대한 예시를 나타낸다.
Row1 Row1 Row1 Row1
Y X Y X Y X Y X
Line 1 코닉 상수 -1 -1 -1 -1 -1 -1
곡률 반경 0.2 0.08 0.2 0.08 0.2 0.08
Line 2 코닉 상수 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1
곡률 반경 0.4 0.08 0.4 0.08 0.4 0.08 0.4 0.08
Line 3 코닉 상수 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1
곡률 반경 0.6 0.08 0.6 0.08 0.6 0.08 0.6 0.08
Line 4 코닉 상수 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1
곡률 반경 12 0.08 12 0.08 12 0.08 12 0.08
Line 5 코닉 상수 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1
곡률 반경 12 0.08 12 0.08 12 0.08 12 0.08
Line 6 코닉 상수 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1
곡률 반경 0.6 0.08 0.6 0.08 0.6 0.08 0.6 0.08
Line 7 코닉 상수 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1
곡률 반경 0.4 0.08 0.4 0.08 0.4 0.08 0.4 0.08
Line 8 코닉 상수 -1 -1 -1 -1 -1 -1
곡률 반경 0.2 0.08 0.2 0.08 0.2 0.08
Row5 Row6 Row7 Row8
Y X Y X Y X Y X
Line 1 코닉 상수 -1 -1 -1 -1 -1 -1
곡률 반경 0.2 0.08 0.2 0.08 0.2 0.08
Line 2 코닉 상수 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1
곡률 반경 0.4 0.08 0.4 0.08 0.4 0.08 0.4 0.08
Line 3 코닉 상수 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1
곡률 반경 0.6 0.08 0.6 0.08 0.6 0.08 0.6 0.08
Line 4 코닉 상수 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1
곡률 반경 12 0.08 12 0.08 12 0.08 12 0.08
Line 5 코닉 상수 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1
곡률 반경 12 0.08 12 0.08 12 0.08 12 0.08
Line 6 코닉 상수 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1
곡률 반경 0.6 0.08 0.6 0.08 0.6 0.08 0.6 0.08
Line 7 코닉 상수 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1
곡률 반경 0.4 0.08 0.4 0.08 0.4 0.08 0.4 0.08
Line 8 코닉 상수 -1 -1 -1 -1 -1 -1
곡률 반경 0.2 0.08 0.2 0.08 0.2 0.08
표 1에서 Line 1 내지 8은 디퓨저(410)의 제1면의 매트릭스 형태에서 각 행을 나타낸다. 표 1에서 Row 1 내지 8은 디퓨저(410)의 제1면의 매트릭스 형태에서 각 열을 나타낸다. Y는 y축을 나타낸다. Y는 제2축(AXIS2)을 의미할 수 있다. X는 x축을 나타낸다. X는 제1축을 의미할 수 있다. 예를 들어, Line 4 및 Row 5의 Y에 대한 곡률 반경은 4번째 행 5번째 열에 배치된 렌즈의 y축 방향의 곡률 반경을 의미할 수 있다. Line 4는 제1 렌즈가 배치되므로, Line 4 및 Row 5의 Y에 대한 곡률 반경은 제1-2 곡률 반경을 의미할 수 있다.
디퓨저(410)의 제1면에 배치된 복수의 렌즈는 제1축 방향으로의 곡률 반경이 서로 동일할 수 있다. 디퓨저(410)의 제1면에 배치된 복수의 렌즈는 y축 방향으로의 곡률 반경이 서로 동일할 수 있다. 제1-1 곡률 반경과 제2-1 곡률 반경은 서로 동일할 수 있다. 제2-1 곡률 반경과 제3-1 곡률 반경은 서로 동일할 수 있다. 제3-1 곡률 반경과 제4-1 곡률 반경은 서로 동일할 수 있다. 제4-1 곡률 반경과 제1-1 곡률 반경은 서로 동일할 수 있다. 표 1을 참고하여 살펴보면, 복수의 렌즈는 제1축 방향으로 0.08 [mm]의 곡률 반경을 가질 수 있다. 복수의 렌즈는 제1축 방향으로의 곡률이 12.5일 수 있다. 따라서, 복수의 렌즈는 모두 제1축 방향으로의 곡률 반경이 동일하므로, 복수의 렌즈는 제1축 방향으로의 광의 산란 정도가 모두 동일할 수 있다.
디퓨저(410)의 제1면에 배치된 복수의 렌즈는 제2축 방향으로의 곡률 반경이 상이할 수 있다. 디퓨저(410)의 제1면에 배치된 복수의 렌즈는 제2축 방향으로의 곡률 반경이 상이할 수 있다. 제1-2 곡률 반경은 제2-2 곡률 반경보다 클 수 있다. 제2-2 곡률 반경은 제3-2 곡률 반경보다 클 수 있다. 제3-2 곡률 반경은 제4-2 곡률 반경보다 클 수 있다. 제1-2 곡률 반경은 10[mm]보다 크고, 14[mm]보다 작을 수 있다. 제2-2 곡률 반경은 0.5[mm]보다 크고, 0.7[mm]보다 작을 수 있다. 제3-2 곡률 반경은 0.3[mm]보다 크고, 0.5[mm]보다 작을 수 있다. 제4-2 곡률 반경은 0.1[mm]보다 크고, 0.3[mm]보다 작을 수 있다.
표 1을 참고하여 살펴보면, 제4행(LINE 4)에 배치된 복수의 제1 렌즈는 제2축 방향의 곡률 반경인 제1-2 곡률 반경이 12이다(즉, 곡률이 1/12). 제3행(LINE 3)에 배치된 복수의 제2 렌즈는 제2축 방향의 곡률 반경이 제2-2 곡률 반경이 0.6이다(즉, 곡률이 1/0.6). 즉, 제1-2 곡률 반경이 제2-2 곡률 반경보다 크다(12>0.6). 제5행에 배치된 복수의 제1 렌즈는 제2축 방향의 곡률 반경인 제1-2 곡률 반경이 12이다. 제6행에 배치된 복수의 제2 렌즈는 제2축 방향의 곡률 반경이 제2-2 곡률 반경이 0.6이다. 즉, 제1-2 곡률 반경이 제2-2 곡률 반경보다 크다(12>0.6). 제1 렌즈의 제1-2 곡률 반경이 제2 렌즈의 제2-2 곡률 반경보다 크므로, 제1 렌즈의 제2축 방향으로의 광의 산란 정도가 제2 렌즈의 제2 축 방향으로의 광의 산란 정도보다 작을 수 있다. 즉, 제2축 방향으로 제1 렌즈의 광의 직진성이 더 높게 나타날 수 있다.
제3행(LINE 3)에 배치된 복수의 제2 렌즈는 제2축 방향의 곡률 반경이 제2-2 곡률 반경이 0.6이다. 제2행에 배치된 복수의 제3 렌즈는 제2축 방향의 곡률 반경인 제3-2 곡률 반경이 0.4이다(즉, 곡률이 1/0.4). 즉, 제2-2 곡률 반경이 제3-2 곡률 반경보다 크다(0.6>0.4). 제6행에 배치된 복수의 제2 렌즈는 제2축 방향의 곡률 반경이 제2-2 곡률 반경이 0.6이다. 제7행(LINE 7)에 배치된 복수의 제3 렌즈는 제2축 방향의 곡률 반경인 제3-2 곡률 반경이 0.4이다. 즉, 제2-2 곡률 반경이 제3-2 곡률 반경보다 크다(0.6>0.4). 제2 렌즈의 제2-2 곡률 반경이 제3 렌즈의 제3-2 곡률 반경보다 크므로, 제2 렌즈의 제2축 방향으로의 광의 산란 정도가 제3 렌즈의 제2 축 방향으로의 광의 산란 정도보다 작을 수 있다. 즉, 제2축 방향으로 제2 렌즈의 광의 직진성이 더 높게 나타날 수 있다.
제2행(LINE 2)에 배치된 복수의 제3 렌즈는 제2축 방향의 곡률 반경이 제2-2 곡률 반경이 0.4이다. 제1행(LINE 1)에 배치된 복수의 제4 렌즈는 제2축 방향의 곡률 반경인 제3-2 곡률 반경이 0.2이다(즉, 곡률이 1/0.2). 즉, 제3-2 곡률 반경이 제4-2 곡률 반경보다 크다(0.6>0.4). 제7행(LINE 7)에 배치된 복수의 제3 렌즈는 제2축 방향의 곡률 반경이 제2-2 곡률 반경이 0.4이다. 제8행(LINE 8)에 배치된 복수의 제4 렌즈는 제2축 방향의 곡률 반경인 제4-2 곡률 반경이 0.2이다. 즉, 제3-2 곡률 반경이 제4-2 곡률 반경보다 크다(0.6>0.4). 제3 렌즈의 제3-2 곡률 반경이 제4 렌즈의 제4-2 곡률 반경보다 크므로, 제3 렌즈의 제2축 방향으로의 광의 산란 정도가 제4 렌즈의 제2 축 방향으로의 광의 산란 정도보다 작을 수 있다. 즉, 제2축 방향으로 제3 렌즈의 광의 직진성이 더 높게 나타날 수 있다.
즉, 렌즈와 제1축 사이의 이격 거리가 멀어질수록 제2축 방향으로의 곡률 반경이 작아질 수 있다. 반대로, 렌즈와 제1축 사이의 이격 거리가 가까워질수록 제2축 방향으로의 곡률 반경이 커질 수 있다. 예를 들어, 디퓨저(410)의 평면 상에서 제1 렌즈의 중심에서 제1축까지의 최단 거리를 제1 거리라고 한다. 디퓨저(410)의 평면 상에서 제2 렌즈의 중심에서 제1축까지의 최단 거리를 제2 거리라고 한다. 이때, 제2 거리는 제1 거리보다 큰 값을 가질 수 있다. 즉, 제2 렌즈가 제1 렌즈보다 제1축과의 이격 간격이 더 크며, 제2축 방향으로의 곡률 반경은 더 작아진다. 이에 따라, 디퓨저(410)는 제1축 방향으로는 모든 렌즈의 광의 산란도가 동일하나, 제2축 방향으로는 복수의 렌즈의 광의 산란도가 다를 수 있다. 광의 산란도가 높을 경우 입접한 피사체에 조사되는 광량이 적을 수 있다. 광의 산란도가 낮을 경우 인접한 피사체에 조사되는 광량이 클 수 있다.
제4행(LINE4) 및 제5행(LINE 5)에 배치된 복수의 제1 렌즈의 제1-2 곡률 반경과 제3행(LINE 3) 및 제6행(LINE 6)에 배치된 복수의 제2 렌즈의 제2-2 곡률 반경의 차이값은 11보다 클 수 있다. 제4행(LINE4) 및 제5행(LINE 5)에 배치된 복수의 제1 렌즈의 제1-2 곡률 반경과 제3행(LINE 3) 및 제6행(LINE 6)에 배치된 복수의 제2 렌즈의 제2-2 곡률 반경의 차이값은 12보다 작을 수 있다. 표 1을 참조하면, 제4행(LINE4) 및 제5행(LINE 5)에 배치된 복수의 제1 렌즈의 제1-2 곡률 반경과 제3행(LINE 3) 및 제6행(LINE 6)에 배치된 복수의 제2 렌즈의 제2-2 곡률 반경의 차이값은 11.4일 수 있다.
제3행(LINE3) 및 제6행(LINE 6)에 배치된 복수의 제2 렌즈의 제2-2 곡률 반경과 제2행(LINE 2) 및 제7행(LINE 7)에 배치된 복수의 제3 렌즈의 제3-2 곡률 반경의 차이값은 0.1보다 클 수 있다. 제3행(LINE3) 및 제6행(LINE 6)에 배치된 복수의 제2 렌즈의 제2-2 곡률 반경과 제2행(LINE 2) 및 제7행(LINE 7)에 배치된 복수의 제3 렌즈의 제3-2 곡률 반경의 차이값은 0.3보다 작을 수 있다. 표 1을 참조하면, 제3행(LINE3) 및 제6행(LINE 6)에 배치된 복수의 제2 렌즈의 제2-2 곡률 반경과 제2행(LINE 2) 및 제7행(LINE 7)에 배치된 복수의 제3 렌즈의 제3-2 곡률 반경의 차이값은 0.2일 수 있다.
제2행(LINE 2) 및 제7행(LINE 7)에 배치된 복수의 제3 렌즈의 제3-2 곡률 반경과 제1행(LINE 1) 및 제8행(LINE 8)에 배치된 복수의 제4 렌즈의 제4-2 곡률 반경의 차이값은 0.1보다 클 수 있다. 제2행(LINE 2) 및 제7행(LINE 7)에 배치된 복수의 제3 렌즈의 제3-2 곡률 반경과 제1행(LINE 1) 및 제8행(LINE 8)에 배치된 복수의 제4 렌즈의 제4-2 곡률 반경의 차이값은 0.3보다 작을 수 있다. 표 1을 참조하면, 제2행(LINE 2) 및 제7행(LINE 7)에 배치된 복수의 제3 렌즈의 제3-2 곡률 반경과 제1행(LINE 1) 및 제8행(LINE 8)에 배치된 복수의 제4 렌즈의 제4-2 곡률 반경의 차이값은 0.2일 수 있다.
제1-2 곡률 반경과 제2-2 곡률 반경의 차이값은 제2-2 곡률 반경과 제3-2 곡률 반경의 차이값보다 클 수 있다. 표 1을 참고하면, 제1-2 곡률 반경과 제2-2 곡률 반경의 차이값은 11.4이고, 제2-2 곡률 반경과 제3-2 곡률 반경의 차이값은 0.2이므로, 제1-2 곡률 반경과 제2-2 곡률 반경의 차이값은 제2-2 곡률 반경과 제3-2 곡률 반경의 차이값보다 크다. 제2-2 곡률 반경과 제3-2 곡률 반경의 차이값은 제3-2 곡률 반경과 제4-2 곡률 반경의 차이값보다 클 수 있다. 표 1을 참고하면, 제2-2 곡률 반경과 제3-2 곡률 반경의 차이값은 0.4이고, 제3-2 곡률 반경과 제4-2 곡률 반경의 차이값은 0.2이므로, 제1-2 곡률 반경과 제2-2 곡률 반경의 차이값은 제2-2 곡률 반경과 제2-3 곡률 반경의 차이값보다 크다. 즉, 복수의 렌즈는 제1축으로부터 멀어질수록 제2축 방향의 곡률 반경의 차이값이 작아질 수 있다. 복수의 렌즈는 제1축에 가까워질수록 제2축 방향의 곡률 반경의 차이값이 커질 수 있다. 아래의 수학식 1은 이를 나타낸다.
Figure 112020027525625-pat00001
여기서, Ra는 제1-2 곡률 반경을 의미하고, Rb는 제2-2 곡률 반경을 의미하고, Rc는 제3-2 곡률 반경을 의미하고, Rd는 제4-2 곡률 반경을 의미한다.
제4행(LINE4) 및 제5행(LINE 5)에 배치된 복수의 제1 렌즈의 제1-2 곡률 반경에 대한 제3행(LINE 3) 및 제6행(LINE 6)에 배치된 복수의 제2 렌즈의 제2-2 곡률 반경의 비율은 19:1 내지 21:1 사이일 수 있다. 표 1을 참조하면, 제4행(LINE4) 및 제5행(LINE 5)에 배치된 복수의 제1 렌즈의 제1-2 곡률 반경과 제3행(LINE 3) 및 제6행(LINE 6)에 배치된 복수의 제2 렌즈의 제2-2 곡률 반경의 비율은 20:1일 수 있다(제1-2 곡률 반경:제2-2 곡률 반경 = 20:1).
제3행(LINE3) 및 제6행(LINE 6)에 배치된 복수의 제2 렌즈의 제2-2 곡률 반경에 대한 제2행(LINE 2) 및 제7행(LINE 7)에 배치된 복수의 제3 렌즈의 제3-2 곡률 반경의 비율은 3:1 내지 6:5 사이일 수 있다. 표 1을 참조하면, 제3행(LINE3) 및 제6행(LINE 6)에 배치된 복수의 제2 렌즈의 제2-2 곡률 반경과 제2행(LINE 2) 및 제7행(LINE 7)에 배치된 복수의 제3 렌즈의 제3-2 곡률 반경의 비율은 3:2일 수 있다(제2-2 곡률 반경:제3-2 곡률 반경 = 3:2).
제2행(LINE 2) 및 제7행(LINE 7)에 배치된 복수의 제3 렌즈의 제3-2 곡률 반경에 대한 제1행(LINE 1) 및 제8행(LINE 8)에 배치된 복수의 제4 렌즈의 제4-2 곡률 반경의 비율은 4:3 내지 4:1 사이일 수 있다. 표 1을 참조하면, 제2행(LINE 2) 및 제7행(LINE 7)에 배치된 복수의 제3 렌즈의 제3-2 곡률 반경과 제1행(LINE 1) 및 제8행(LINE 8)에 배치된 복수의 제4 렌즈의 제4-2 곡률 반경의 비율은 2:1일 수 있다(제3-2 곡률 반경:제4-2 곡률 반경 = 2:1).
제1-2 곡률 반경에 대한 제2-2 곡률 반경의 비율은 제2-2 곡률 반경에 대한 제3-2 곡률 반경의 비율보다 작 수 있다. 표 1을 참고하면, 제1-2 곡률 반경에 대한 제2-2 곡률 반경의 비율은 1/20이고, 제2-2 곡률 반경에 대한 제3-2 곡률 반경의 비율은 2/3이므로, 제1-2 곡률 반경에 대한 제2-2 곡률 반경의 비율은 제2-2 곡률 반경에 대한 제3-2 곡률 반경의 비율보다 작다. 제2-2 곡률 반경에 대한 제3-2 곡률 반경의 비율은 제3-2 곡률 반경에 대한 제4-2 곡률 반경의 비율보다 작을 수 있다. 표 1을 참고하면, 제2-2 곡률 반경에 대한 제3-2 곡률 반경의 비율은 2/3이고, 제3-2 곡률 반경에 대한 제4-2 곡률 반경의 비율은 1/2이므로, 제1-2 곡률 반경에 대한 제2-2 곡률 반경의 비율은 제2-2 곡률 반경에 대한 제2-3 곡률 반경의 비율보다 크다. 즉, 복수의 렌즈는 제1축으로부터 멀어질수록 제2축 방향의 곡률 반경의 비율이 커질질 수 있다. 복수의 렌즈는 제1축에 가까워질수록 제2축 방향의 곡률 반경의 비율이 작아 수 있다. 아래의 수학식 2는 이를 나타낸다.
Figure 112020027525625-pat00002
여기서, Ra는 제1-2 곡률 반경을 의미하고, Rb는 제2-2 곡률 반경을 의미하고, Rc는 제3-2 곡률 반경을 의미하고, Rd는 제4-2 곡률 반경을 의미한다.
복수의 렌즈는 제1축 방향의 곡률 반경이 제2축 방향의 곡률 반경보다 작을 수 있다. 제1 렌즈에서, 제1-1 곡률 반경은 제1-2 곡률 반경보다 작을 수 있다. 표 1을 참조하면, 제1-1 곡률 반경은 0.08이고 제1-2 곡률 반경은 12로서, 제1-1 곡률 반경이 더 작다. 제2 렌즈에서, 제2-1 곡률 반경은 제2-2 곡률 반경보다 작을 수 있다. 표 1을 참조하면, 제2-1 곡률 반경은 0.08이고 제2-2 곡률 반경은 0.6으로서, 제2-1 곡률 반경이 더 작다. 제3 렌즈에서, 제3-1 곡률 반경은 제3-2 곡률 반경보다 작을 수 있다. 표 1을 참조하면, 제3-1 곡률 반경은 0.08이고 제3-2 곡률 반경은 0.4로서, 제3-1 곡률 반경이 더 작다. 제4 렌즈에서, 제4-1 곡률 반경은 제4-2 곡률 반경보다 작을 수 있다. 표 1을 참조하면, 제4-1 곡률 반경은 0.08이고 제4-2 곡률 반경은 0.2로서, 제4-1 곡률 반경이 더 작다. 복수의 렌즈는 제1축 방향의 곡률 반경이 작음으로써, 카메라 모듈은 제1축 방향으로 넓은 화각을 제공할 수 있다. 즉, 제1축 방향의 곡률 반경이 작음에 따라, 출력되는 광의 화각이 넓어질 수 있다. 이에 따라, 제1축 방향으로 넓은 영역에서 피사체를 감지할 수 있는 장점을 가진다.
한편, 상기에서 복수의 렌즈는 제1축 방향의 곡률 반경이 동일하고, 제2축 방향의 곡률 반경이 상이한 경우만을 설명하였으나, 일 실시예에 따르면, 복수의 렌즈는 제2축 방향의 곡률 반경이 동일하고, 제1축 방향의 곡률 반경이 상이한 경우로 설계 변경이 가능할 수 있다. 복수의 렌즈는 디퓨저(410)의 중심 영역에서 외곽 영역 방향으로 곡률 반경이 작아질 수 있다. 일 실시예에 따르면, 복수의 렌즈는 디퓨저(410)의 제1축을 기준으로 외곽 영역 방향으로 곡률 반경이 작아질 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 복수의 렌즈는 디퓨저(410)의 제2축을 기준으로 외곽 영역 방향으로 곡률 반경이 작아질 수도 있다.
디퓨저(410)의 제1면에 배치된 복수의 렌즈는 코닉 상수(conic constant)가 서로 동일할 수 있다. 복수의 제1 렌즈와 복수의 제2 렌즈의 코닉 상수는 서로 동일할 수 있다. 복수의 제2 렌즈와 복수의 제3 렌즈의 코닉 상수는 서로 동일할 수 있다. 복수의 제3 렌즈와 복수의 제4 렌즈의 코닉 상수는 서로 동일할 수 있다. 복수의 제4 렌즈와 복수의 제1 렌즈의 코닉 상수는 서로 동일할 수 있다. 표 1을 참조하여 살펴보면, 복수의 렌즈는 -1의 코닉 상수를 가질 수 있다.
도 9 내지 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 디퓨저의 단면 형상을 설명하기 위한 도면이다. 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 디퓨저의 평면도로서, 각 단면의 방향을 나타낸다.
도 10 내지 도 13은 제1축과 평행하도록 z축 방향으로 디퓨저를 절개한 단면도를 도시하고 있다. 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 디퓨저의 a1-a1`의 단면도를 나타낸다. 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 디퓨저의 a2-a2`의 단면도를 나타낸다. 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 디퓨저의 a3-a3`의 단면도를 나타낸다. 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 디퓨저의 a4-a4`의 단면도를 나타낸다.
도 10은 복수의 제1 렌즈가 배치된 행이 절단된 단면을 도시한다. 앞서 도면을 통해 살펴본 복수의 렌즈의 배치를 참조하면, 도 10은 복수의 제1 렌즈가 배치된 제4행이 절단된 단면일 수 있다. 이는 복수의 제1 렌즈가 배치된 제5행이 절단된 단면과 동일한 형상일 수 있다. 도 10을 참조하면, 단면상 디퓨저의 최하단에서 기준면(ref)까지의 높이는 hp1이고, 기준면(ref)으로부터 제1 렌즈의 최상단까지의 높이는 h1이다. 복수의 제1 렌즈는 모두 동일한 형상을 가지므로, 기준면(ref)으로부터 각 제1 렌즈의 최상단까지의 높이는 동일할 수 있다.
여기서, 기준면(ref)은 어느 하나의 렌즈와 이에 인접한 렌즈의 경계에 형성된 접점들을 이은 가상의 면을 의미할 수 있다. 예를 들어, 도 10에서 제1열의 제1 렌즈와 제2열의 제1 렌즈의 경계에 형성된 제1 접점(P1), 제2열의 제1 렌즈와 제3열의 제1 렌즈의 경계에 형성된 제2 접점(P2), 제3열의 제1 렌즈와 제4열의 제1 렌즈의 경계에 형성된 제3 접점(P3), 제4열의 제1 렌즈와 제5열의 제1 렌즈의 경계에 형성된 제4 접점(P4), 제5열의 제1 렌즈와 제6열의 제1 렌즈의 경계에 형성된 제5 접점(P5), 제6열의 제1 렌즈와 제7열의 제1 렌즈의 경계에 형성된 제6 접점(P6), 제7열의 제1 렌즈와 제8열의 제1 렌즈의 경계에 형성된 제7 접점(P7)을 연결한 가상의 면을 의미할 수 있다. 기준면(ref)은 제2 렌즈와 인접한 제2 렌즈의 경계에 형성된 복수의 접점, 제3 렌즈와 인접한 제3 렌즈의 경계에 형성된 복수의 접점, 제4 렌즈와 인접한 제4 렌즈의 경계에 형성된 복수의 접점을 연결할 수도 있다.
도 11은 복수의 제2 렌즈가 배치된 행이 절단된 단면을 도시한다. 앞서 도면을 통해 살펴본 복수의 렌즈의 배치를 참조하면, 도 11은 복수의 제2 렌즈가 배치된 제3행이 절단된 단면일 수 있다. 이는 복수의 제2 렌즈가 배치된 제6행이 절단된 단면과 동일한 형상일 수 있다. 도 11을 참조하면, 단면상 디퓨저의 최하단에서 기준면(ref)까지의 높이는 hp2이고, 기준면(ref)으로부터 제2 렌즈의 최상단까지의 높이는 h2이다. 복수의 제2 렌즈는 모두 동일한 형상을 가지므로, 기준면(ref)으로부터 각 제2 렌즈의 최상단까지의 높이는 동일할 수 있다.
도 12는 복수의 제3 렌즈가 배치된 행이 절단된 단면을 도시한다. 앞서 도면을 통해 살펴본 복수의 렌즈의 배치를 참조하면, 도 12는 복수의 제3 렌즈가 배치된 제2행이 절단된 단면일 수 있다. 이는 복수의 제3 렌즈가 배치된 제7행이 절단된 단면과 동일한 형상일 수 있다. 도 12를 참조하면, 단면상 디퓨저의 최하단에서 기준면(ref)까지의 높이는 hp3이고, 기준면(ref)으로부터 제3 렌즈의 최상단까지의 높이는 h3이다. 복수의 제3 렌즈는 모두 동일한 형상을 가지므로, 기준면(ref)으로부터 각 제3 렌즈의 최상단까지의 높이는 동일할 수 있다.
도 13은 복수의 제4 렌즈가 배치된 행이 절단된 단면을 도시한다. 앞서 도면을 통해 살펴본 복수의 렌즈의 배치를 참조하면, 도 13은 복수의 제4 렌즈가 배치된 제1행이 절단된 단면일 수 있다. 이는 복수의 제4 렌즈가 배치된 제8행이 절단된 단면과 동일한 형상일 수 있다. 도 13을 참조하면, 단면상 디퓨저의 최하단에서 기준면(ref)까지의 높이는 hp4이고, 기준면(ref)으로부터 제4 렌즈의 최상단까지의 높이는 h4이다. 복수의 제4 렌즈는 모두 동일한 형상을 가지므로, 기준면(ref)으로부터 각 제4 렌즈의 최상단까지의 높이는 동일할 수 있다.
기준면(ref)으로부터 제1 렌즈의 최상단까지의 높이는 기준면(ref)으로부터 제2 렌즈의 최상단까지의 높이보다 작을 수 있다. 기준면(ref)으로부터 제2 렌즈의 최상단까지의 높이는 기준면(ref)으로부터 제3 렌즈의 최상단까지의 높이보다 작을 수 있다. 기준면(ref)으로부터 제3 렌즈의 최상단까지의 높이는 기준면(ref)으로부터 제4 렌즈의 최상단까지의 높이보다 작을 수 있다. 기준면(ref)으로부터 제2 렌즈의 최상단까지의 높이는 기준면(ref)으로부터 제1 렌즈의 최상단까지의 높이보다 클 수 있다. 기준면(ref)으로부터 제3 렌즈의 최상단까지의 높이는 기준면(ref)으로부터 제2 렌즈의 최상단까지의 높이보다 클 수 있다. 기준면(ref)으로부터 제4 렌즈의 최상단까지의 높이는 기준면(ref)으로부터 제3 렌즈의 최상단까지의 높이보다 클 수 있다. 즉, 기준면(ref)으로부터 각 렌즈의 최상단까지의 높이는 제1축으로부터 이격된 거리가 멀수록 클 수 있다(h1<h2<h3<h4). 디퓨저의 제2면은 볼록형상으로 구현될 수 있으므로, 기준면(ref)으로부터 디퓨저의 최하단까지의 높이는 절단면이 제1축에 가까울수록 커질 수 있다(hp1>hp2>hp3>hp4).
도 14 내지 도 17은 제2축과 평행하도록 z축 방향으로 디퓨저를 절개한 단면도를 도시하고 있다. 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 디퓨저의 b1-b1`의 단면도를 나타낸다. 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 디퓨저의 b2-b2`의 단면도를 나타낸다. 도 16은 본 발명의 실시예에 따른 디퓨저의 b3-b3`의 단면도를 나타낸다. 도 17은 본 발명의 실시예에 따른 디퓨저의 b4-b4`의 단면도를 나타낸다.
도 14는 복수의 렌즈가 배치된 열이 절단된 단면을 도시한다. 앞서 도면을 통해 살펴본 복수의 렌즈의 배치를 참조하면, 도 14는 복수의 렌즈가 배치된 제5열이 절단된 단면일 수 있다. 이는 복수의 렌즈가 배치된 제4열이 절단된 단면과 동일한 형상일 수 있다. 도 14를 참조하면, 단면상 디퓨저의 최하단에서 기준면(ref)까지의 높이는 hp1이고, 기준면(ref)으로부터 제1 렌즈의 최상단까지의 높이는 h1이다. 이때, 단면상 디퓨저의 최하단에서 기준면(ref)까지의 높이(hp1)는 도 10에서 도시된 높이(hp1)와 상이할 수도 있다. 이는 디퓨저(410)의 제2면의 형상, 예를 들어 곡률 반경 등에 의해 동일하거나 상이할 수 있다.
도 15는 복수의 렌즈가 배치된 행이 절단된 단면을 도시한다. 앞서 도면을 통해 살펴본 복수의 렌즈의 배치를 참조하면, 도 15는 복수의 렌즈가 배치된 제6열이 절단된 단면일 수 있다. 이는 복수의 렌즈가 배치된 제3열이 절단된 단면과 동일한 형상일 수 있다. 도 11을 참조하면, 단면상 디퓨저의 최하단에서 기준면(ref)까지의 높이는 hp2이고, 기준면(ref)으로부터 제2 렌즈의 최상단까지의 높이는 h2이다. 복수의 제2 렌즈는 모두 동일한 형상을 가지므로, 기준면(ref)으로부터 각 제2 렌즈의 최상단까지의 높이는 동일할 수 있다. 이때, 단면상 디퓨저의 최하단에서 기준면(ref)까지의 높이(hp2)는 도 11에서 도시된 높이(hp2)와 상이할 수도 있다. 이는 디퓨저(410)의 제2면의 형상, 예를 들어 곡률 반경 등에 의해 동일하거나 상이할 수 있다.
도 16은 복수의 렌즈가 배치된 열이 절단된 단면을 도시한다. 앞서 도면을 통해 살펴본 복수의 렌즈의 배치를 참조하면, 도 16은 복수의 렌즈가 배치된 제7열이 절단된 단면일 수 있다. 이는 복수의 렌즈가 배치된 제2열이 절단된 단면과 동일한 형상일 수 있다. 도 16을 참조하면, 단면상 디퓨저의 최하단에서 기준면(ref)까지의 높이는 hp3이고, 기준면(ref)으로부터 제3 렌즈의 최상단까지의 높이는 h3이다. 이때, 단면상 디퓨저의 최하단에서 기준면(ref)까지의 높이(hp3)는 도 12에서 도시된 높이(hp3)와 상이할 수도 있다. 이는 디퓨저(410)의 제2면의 형상, 예를 들어 곡률 반경 등에 의해 동일하거나 상이할 수 있다.
도 17은 복수의 렌즈가 배치된 열이 절단된 단면을 도시한다. 앞서 도면을 통해 살펴본 복수의 렌즈의 배치를 참조하면, 도 17은 복수의 렌즈가 배치된 제8열이 절단된 단면일 수 있다. 이는 복수의 렌즈가 배치된 제1열이 절단된 단면과 동일한 형상일 수 있다. 도 17을 참조하면, 단면상 디퓨저의 최하단에서 기준면(ref)까지의 높이는 hp4이고, 기준면(ref)으로부터 제3 렌즈의 최상단까지의 높이는 h3이다. 이때, 단면상 디퓨저의 최하단에서 기준면(ref)까지의 높이(hp2)는 도 13에서 도시된 높이(hp4)와 상이할 수도 있다. 이는 디퓨저(410)의 제2면의 형상, 예를 들어 곡률 반경 등에 의해 동일하거나 상이할 수 있다.
도 14 내지 도 17을 참조하면, 기준면(ref)으로부터 복수의 렌즈까지의 형상이 서로 동일할 수 있다. 도 14 내지 도 16에서 기준면(ref)으로부터 복수의 렌즈까지의 형상은 서로 동일할 수 있다. 도 14 내지 도 17에서 기준면(ref)으로부터 제1 내지 제3 렌즈까지의 형상은 서로 동일할 수 있다. 디퓨저의 제2면은 볼록형상으로 구현될 수 있으므로, 기준면(ref)으로부터 디퓨저의 최하단까지의 높이는 절단면이 제1축에 가까울수록 커질 수 있다(hp1>hp2>hp3>hp4).
도 18는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈이 부착된 전자기기의 예시를 나타낸다.
도 18를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈(1100)은 로봇 청소기(1000)에 부착될 수 있다. 카메라 모듈(1100)은 로봇 청소기(1000)의 일측에 배치되어, 피사체를 촬영할 수 있다. 로봇 청소기(1000)에는 카메라 모듈(1100)의 촬영 정보를 통해 피사체와의 깊이 정보를 생성할 수 있으며, 로봇 청소기(1000)는 깊이 정보를 구동 제어에 이용할 수 있다. 이외에도, 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈(1100)은 이외에도 내시경 장치, 로봇, RC카, 공정 자동화 장비, 자동 물류 시스템, 계측 장비 등 다양한 기기에 적용될 수 있다.
로봇 청소기(1000)에 부착된 카메라 모듈(1100)은 발광부를 통해 전면으로 광을 출력하게 되며, 출력된 광은 카메라 모듈(1100)의 화각에 따라 바닥면부터 정면까지 조사될 수 있다. 이때, 종래 카메라 모듈(1100)의 경우에는 로봇 청소기(1000)와 인접한 바닥면으로 반사되는 광의 광량이 많을 수 있다. 이로 인해, 광포화(saturation)가 발생할 수 있으며, 거리 정보를 검출하지 못하게 될 수 있다. 하지만, 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈(1100)을 장착한 로봇 청소기(1000)의 경우, 로봇 청소기(1000)에 인접한 바닥면으로 출력되는 광의 광량을 정면으로 출력되는 광의 광량보다 작게 제어하므로 이러한 문제점이 해결될 수 있다.
도 19 및 도 20은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 시뮬레이션 결과를 나타낸 결과이다.
도 19는 x-y 평면 상의 광량, 즉 광의 복사도와 소정의 거리에서 x-z 평면 상의 복사도를 나타낸다. 도 19에서 가상의 축(AXIS3)은 디퓨저의 기준면으로부터 z축 방향으로 소정의 거리만큼 이격된 x-y 평면상에 위치하는, 디퓨저의 제1축에 대응하는 가상의 축을 의미할 수 있다. 가상의 축(AXIS4)은 디퓨저의 기준면으로부터 z축 방향으로 소정의 거리만큼 이격된 x-y 평면상에 위치하는, 디퓨저의 제2축에 대응하는 가상의 축을 의미할 수 있다. 가상의 축(AXIS5)은 디퓨저의 제1축으로부터 y축 방향으로 소정의 거리만큼 이격된 x-z 평면상에 위치하는, 디퓨저의 제1축에 대응하는 가상의 축을 의미할 수 있다. 복사도는 [W/mm2]의 단위로 표현될 수 있으며, 단위 면적(mm2) 당 광량(W)을 의미할 수 있다.
도 19에서 x-y 평면 상에 도시된 복사도는 디퓨저의 기준면으로부터 z축 방향으로 소정의 거리만큼 이격된 지점에서의 복사도이다. 해당 x-y 평면 상의 복사도는 가상의 축(AXIS3)을 기준으로 상측의 복사도와 하측의 복사도가 대칭적으로 나타남을 알 수 있다. 해당 x-y 평면 상의 복사도는 가상의 축(AXIS4)을 기준으로 좌측의 복사도와 우측의 복사도가 대칭적으로 나타남을 알 수 있다. 가상의 축(AXIS3)을 기준으로 상측(또는 하측)의 복사도는 가상의 축(AXIS3)으로부터 소정의 거리까지는 균일한 복사도를 유지함을 알 수 있다. 가상의 축(AXIS4)을 기준으로 좌측(또는 우측)의 복사도는 가상의 축(AXIS4)으로부터 소정의 거리까지는 균일한 복사도를 유지함을 알 수 있다. 이때, 소정의 거리 내의 복사도는 2.73E-05[W/mm2] 이상의 높은 복사도를 유지함을 알 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈은 정면 방향으로 높은 균일도와 복사도를 가진 광을 출력할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈은 피사체가 원거리에 위치하더라도 정확한 깊이 정보를 획득할 수 있는 광량을 제공할 수 있다.
멀어질수록 복사도가 작아지고, 가상의 축으로부터 가까울수록 복사도가 커짐을 알 수 있다. 따라서, 카메라 모듈과 피사체 사이의 거리가 멀더라도 피사체의 거리를 정확히 측정할 수 있을 정도의 광량이 피사체에 도달할 수 있다.
도 19에서 x-z 평면 상에 도시된 복사도는 디퓨저의 제1축으로부터 y축 방향으로 소정의 거리만큼 이격된 지점에서의 복사도이다. 해당 x-z 평면 상의 복사도는 가상의 축(AXIS5)으로부터 z축 방향으로 멀어질수록 복사도가 높게 나타남을 알 수 있다. 해당 x-z 평면 상의 복사도는 가상의 축(AXIS5)으로부터 z축 방향으로 가까울수록 복사도가 낮게 나타남을 알 수 있다. 도 15에서 x-z 평면 상에 도시된 복사도에서, 가상의 축(AXIS5)에 인접한 영역에서는 대략1.2E-05[W/mm2] 정도의 복사도를 보이는 반면, 가상의 축(AXIS5)에서 멀어진 영역에서는 2.0E-05[W/mm2] 정도의 복사도를 보이고 있다. 즉, 본 발명의 실시에에 따른 카메라 모듈은 피사체와의 거리가 멀수록 높은 복사도를 제공하는 반면, 피사체와의 거리가 가까울수록 낮은 복사도를 제공할 수 있다. 이와 같은 특징을 통해, 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈은 근거리에 위치한 사물의 측정시 낮은 복사도의 광을 통해 광포화 현상(saturation)을 방지할 수 있다. 뿐만 아니라, 카메라 모듈은 원거리에 위치한 사물의 측정시 정확한 거리 측정이 가능할 정도의 높은 복사도의 광을 출력함으로써 정확한 거리 측정 능력을 제공할 수 있다.
도 20은 x-y 평면 상의 광량, 즉 광의 복사도와 소정의 거리에서 x-z 평면 상의 복사도를 나타낸다. 도 16에서 가상의 축(AXIS1)은 디퓨저의 제1축을 의미할 수 있다. 가상의 축(AXIS2)은 디퓨저의 제2축을 의미할 수 있다. 따라서, 가상의 축(AXIS1)과 가상의 축(AXIS2)의 교점은 디퓨저의 중심과 일치할 수 있다. 실시예에 따르면, 0[mm]에서 200[mm] 이내에서의 복사도 평균은 200 내지 400[mm] 이내의 복사도 평균보다 작을 수 있다. 200 내지 400[mm] 이내의 복사도 평균값에 대한 0[mm]에서 200[mm] 이내에서의 복사도의 평균값은 0.5보다 크고 1보다 작은 값을 가질 수 있다. 여기서, 0[mm]는 디퓨저의 기준면을 의미할 수 있다. 이와 같은 복사도 평균값의 비율은 아래의 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112020027525625-pat00003
여기서, Radianta는 0[mm]에서 200[mm] 이내에서의 복사도의 평균값을 의미하고, Radiantb는 200[mm]에서 400[mm] 이내에서의 복사도의 평균값을 의미한다.
도 20을 참조하면, x-y 평면 상의 복사도는 가상의 축(AXIS1)에 인접한 영역에서 대략 1E-05[W/mm2] 정도인 것으로 나타난다. x-y 평면 상의 복사도는 가상의 축(AXIS1)으로부터 멀어질수록 복사도가 점차 상승하는 것으로 나타난다. x-y 평면 상의 복사도는 광축, 즉, 가상의 축(AXIS2) 방향을 따라 가상의 축(AXIS1)으로부터 200[mm] 이내에서는 평균 1.3E-05[W/mm2] 정도의 복사도를 나타내며, 200 내지 400[mm] 이내에서는 평균 2.0E-05[W/mm2] 정도의 복사도를 나타낸다. 즉, 본 발명의 실시에에 따른 카메라 모듈은 피사체와의 거리가 멀수록 높은 복사도를 제공하는 반면, 피사체와의 거리가 가까울수록 낮은 복사도를 제공할 수 있다. 이와 같은 특징을 통해, 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈은 근거리에 위치한 사물의 측정시 낮은 복사도의 광을 통해 광포화 현상(saturation)을 방지할 수 있다. 뿐만 아니라, 카메라 모듈은 원거리에 위치한 사물의 측정시 정확한 거리 측정이 가능할 정도의 높은 복사도의 광을 출력함으로써 정확한 거리 측정 능력을 제공할 수 있다. 실시예로, 카메라 모듈이 로봇 청소기와 같은 전자기기에 부착되어 주위사물을 촬영하는 경우, 로봇 청소기와 인접한 바닥 영역에는 출력되는 광량이 적어 광포화 현상이 발생하지 않으므로, 높은 정확도의 깊이 정보 측정이 가능하다.
도 21 및 도 22는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디퓨저의 측면도를 나타낸다. 도 21은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디퓨저의 제1 측면도이다. 도 22는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디퓨저의 제2 측면도이다.
도 21은 제1축 방향으로 바라본 디퓨저(410)의 측면도를 도시한다. 도 22는 제2축 방향으로 바라본 디퓨저(410)의 측면도를 도시한다.
복수의 제1 렌즈의 제1 곡률 반경은, 복수의 제2 렌즈의 제2 곡률 반경보다 클 수 있다. 복수의 제2 렌즈의 제2 곡률 반경은 복수의 제3 렌즈의 제3 곡률 반경보다 클 수 있다. 복수의 제3 렌즈의 제3 곡률 반경은 복수의 제4 렌즈의 제4 곡률 반경보다 클 수 있다.
제1 곡률 반경은 제1 렌즈의 곡률 반경을 의미할 수 있다. 제1 곡률 반경은 제1-1 곡률 반경 및 제1-2 곡률 반경을 포함할 수 있다. 제1-1 곡률 반경은 제1축 방향의 곡률 반경일 수 있다. 제1-1 곡률 반경은 x축 방향의 곡률 반경일 수 있다. 제1-2 곡률 반경은 제1축(AXIS1)에 직교하는 제2축 방향의 곡률 반경일 수 있다. 제1-2 곡률 반경은 y축 방향의 곡률 반경일 수 있다.
제2 곡률 반경은 제2 렌즈의 곡률 반경을 의미할 수 있다. 제2 곡률 반경은 제2-1 곡률 반경 및 제2-2 곡률 반경을 포함할 수 있다. 제2-1 곡률 반경은 제1축 방향의 곡률 반경일 수 있다. 제2-2 곡률 반경은 제2축 방향의 곡률 반경일 수 있다. 제2-2 곡률 반경은 y축 방향의 곡률 반경일 수 있다.
제3 곡률 반경은 제3 렌즈의 곡률 반경을 의미할 수 있다. 제3 곡률 반경은 제3-1 곡률 반경 및 제3-2 곡률 반경을 포함할 수 있다. 제3-1 곡률 반경은 제1축 방향의 곡률 반경일 수 있다. 제3-2 곡률 반경은 제2축 방향의 곡률 반경일 수 있다. 제3-2 곡률 반경은 y축 방향의 곡률 반경일 수 있다.
제4 곡률 반경은 제4 렌즈의 곡률 반경을 의미할 수 있다. 제4 곡률 반경은 제4-1 곡률 반경 및 제4-2 곡률 반경을 포함할 수 있다. 제4-1 곡률 반경은 제1축 방향의 곡률 반경일 수 있다. 제4-2 곡률 반경은 제2축 방향의 곡률 반경일 수 있다. 제4-2 곡률 반경은 y축 방향의 곡률 반경일 수 있다.
디퓨저(410)의 제1면에 배치된 복수의 렌즈는 제1축 방향으로의 곡률 반경이 서로 상이할 수 있다. 디퓨저(410)의 제1면에 배치된 복수의 렌즈는 y축 방향으로의 곡률 반경이 서로 상이할 수 있다. 제1-1 곡률 반경은 제2-1 곡률 반경보다 클 수 있다. 제1 렌즈의 제1-1 곡률 반경이 제2 렌즈의 제2-1 곡률 반경보다 크므로, 제1 렌즈의 제1축 방향으로의 광의 산란 정도가 제2 렌즈의 제1축 방향으로의 광의 산란 정도보다 작을 수 있다. 즉, 제1축 방향으로 제1 렌즈의 광의 직진성이 더 높게 나타날 수 있다. 제2-1 곡률 반경은 제3-1 곡률 반경보다 클 수 있다. 제2 렌즈의 제2-1 곡률 반경이 제3 렌즈의 제3-1 곡률 반경보다 크므로, 제2 렌즈의 제1축 방향으로의 광의 산란 정도가 제3 렌즈의 제1축 방향으로의 광의 산란 정도보다 작을 수 있다. 즉, 제1축 방향으로 제2 렌즈의 광의 직진성이 더 높게 나타날 수 있다. 제3-1 곡률 반경은 제4-1 곡률 반경보다 클 수 있다. 제3 렌즈의 제3-1 곡률 반경이 제4 렌즈의 제4-1 곡률 반경보다 크므로, 제3 렌즈의 제1축 방향으로의 광의 산란 정도가 제4 렌즈의 제1축 방향으로의 광의 산란 정도보다 작을 수 있다. 즉, 제1축 방향으로 제3 렌즈의 광의 직진성이 더 높게 나타날 수 있다
디퓨저(410)의 제1면에 배치된 복수의 렌즈는 제2축 방향으로의 곡률 반경이 상이할 수 있다. 디퓨저(410)의 제1면에 배치된 복수의 렌즈는 제2축 방향으로의 곡률 반경이 상이할 수 있다. 제1-2 곡률 반경은 제2-2 곡률 반경보다 클 수 있다. 제1 렌즈의 제1-2 곡률 반경이 제2 렌즈의 제2-2 곡률 반경보다 크므로, 제1 렌즈의 제2축 방향으로의 광의 산란 정도가 제2 렌즈의 제2축 방향으로의 광의 산란 정도보다 작을 수 있다. 즉, 제2축 방향으로 제1 렌즈의 광의 직진성이 더 높게 나타날 수 있다. 제2-2 곡률 반경은 제3-2 곡률 반경보다 클 수 있다. 제2 렌즈의 제2-2 곡률 반경이 제3 렌즈의 제3-2 곡률 반경보다 크므로, 제2 렌즈의 제2축 방향으로의 광의 산란 정도가 제3 렌즈의 제2축 방향으로의 광의 산란 정도보다 작을 수 있다. 즉, 제2축 방향으로 제2 렌즈의 광의 직진성이 더 높게 나타날 수 있다. 제3-2 곡률 반경은 제4-2 곡률 반경보다 클 수 있다. 제3 렌즈의 제3-2 곡률 반경이 제4 렌즈의 제4-2 곡률 반경보다 크므로, 제3 렌즈의 제2축 방향으로의 광의 산란 정도가 제4 렌즈의 제2축 방향으로의 광의 산란 정도보다 작을 수 있다. 즉, 제2축 방향으로 제3 렌즈의 광의 직진성이 더 높게 나타날 수 있다
제1 렌즈의 제1-1 곡률 반경과 제2 렌즈의 제2-1 곡률 반경의 차이값은 11보다 클 수 있다. 제1 렌즈의 제1-1 곡률 반경과 제2 렌즈의 제2-1 곡률 반경의 차이값은 12보다 작을 수 있다. 실시예에 따르면, 제1 렌즈의 제1-1 곡률 반경과 제2 렌즈의 제2-1 곡률 반경의 차이값은 11.4일 수 있다. 제1 렌즈의 제1-2 곡률 반경과 제2 렌즈의 제2-2 곡률 반경의 차이값은 11보다 클 수 있다. 제1 렌즈의 제1-2 곡률 반경과 제2 렌즈의 제2-2 곡률 반경의 차이값은 12보다 작을 수 있다. 실시예에 따르면, 제1 렌즈의 제1-2 곡률 반경과 제2 렌즈의 제2-2 곡률 반경의 차이값은 11.4일 수 있다.
제2 렌즈의 제2-1 곡률 반경과 제3 렌즈의 제3-1 곡률 반경의 차이값은 0.1보다 클 수 있다. 제2 렌즈의 제2-1 곡률 반경과 제3 렌즈의 제3-1 곡률 반경의 차이값은 0.3보다 작을 수 있다. 실시예에 따르면, 제2 렌즈의 제2-1 곡률 반경과 제3 렌즈의 제3-1 곡률 반경의 차이값은 0.2일 수 있다. 제2 렌즈의 제2-2 곡률 반경과 제3 렌즈의 제3-2 곡률 반경의 차이값은 0.1보다 클 수 있다. 제2 렌즈의 제2-2 곡률 반경과 제3 렌즈의 제3-2 곡률 반경의 차이값은 0.3보다 작을 수 있다. 실시예에 따르면, 제2 렌즈의 제2-2 곡률 반경과 제3 렌즈의 제3-2 곡률 반경의 차이값은 0.2일 수 있다.
제3 렌즈의 제3-1 곡률 반경과 제4 렌즈의 제4-1 곡률 반경의 차이값은 0.1보다 클 수 있다. 제3 렌즈의 제3-1 곡률 반경과 제4 렌즈의 제4-1 곡률 반경의 차이값은 0.3보다 작을 수 있다. 실시예에 따르면, 제3 렌즈의 제3-1 곡률 반경과 제4 렌즈의 제4-1 곡률 반경의 차이값은 0.2일 수 있다. 제3 렌즈의 제3-2 곡률 반경과 제4 렌즈의 제4-2 곡률 반경의 차이값은 0.1보다 클 수 있다. 제3 렌즈의 제3-2 곡률 반경과 제4 렌즈의 제4-2 곡률 반경의 차이값은 0.3보다 작을 수 있다. 실시예에 따르면, 제3 렌즈의 제3-2 곡률 반경과 제4 렌즈의 제4-2 곡률 반경의 차이값은 0.2일 수 있다.
제1-1 곡률 반경과 제2-1 곡률 반경의 차이값은 제2-1 곡률 반경과 제3-1 곡률 반경의 차이값보다 클 수 있다. 제2-1 곡률 반경과 제3-1 곡률 반경의 차이값은 제3-1 곡률 반경과 제4-1 곡률 반경의 차이값보다 클 수 있다. 제1-2 곡률 반경과 제2-2 곡률 반경의 차이값은 제2-2 곡률 반경과 제3-2 곡률 반경의 차이값보다 클 수 있다. 제2-2 곡률 반경과 제3-2 곡률 반경의 차이값은 제3-2 곡률 반경과 제4-2 곡률 반경의 차이값보다 클 수 있다. 즉, 복수의 렌즈는 제1축(또는 제2축)으로부터 멀어질수록 제2축(또는 제1축) 방향의 곡률 반경의 차이값이 작아질 수 있다. 복수의 렌즈는 제1축(또는 제2축)에 가까워질수록 제2축(또는 제1축) 방향의 곡률 반경의 차이값이 커질 수 있다. 아래의 수학식 4는 이를 나타낸다.
Figure 112020027525625-pat00004
여기서, Ra는 제1-1 곡률 반경 또는 제1-2 곡률 반경을 의미하고, Rb는 제2-1 곡률 반경 또는 제2-2 곡률 반경을 의미하고, Rc는 제3-1 곡률 반경 또는 제3-2 곡률 반경을 의미하고, Rd는 제4-1 곡률 반경 또는 제4-2 곡률 반경을 의미한다.
제1 렌즈의 제1-1 곡률 반경에 대한 제2 렌즈의 제2-1 곡률 반경의 비율은 19:1 내지 21:1 사이일 수 있다. 실시예에 따르면, 제1 렌즈의 제1-1 곡률 반경과 제2 렌즈의 제2-1 곡률 반경의 비율은 20:1일 수 있다(제1-1 곡률 반경:제2-1 곡률 반경 = 20:1). 제1 렌즈의 제1-2 곡률 반경에 대한 제2 렌즈의 제2-2 곡률 반경의 비율은 19:1 내지 21:1 사이일 수 있다. 실시예에 따르면, 제1 렌즈의 제1-2 곡률 반경과 제2 렌즈의 제2-2 곡률 반경의 비율은 20:1일 수 있다(제1-2 곡률 반경:제2-2 곡률 반경 = 20:1).
제2 렌즈의 제2-1 곡률 반경에 대한 제3 렌즈의 제3-1 곡률 반경의 비율은 3:1 내지 6:5 사이일 수 있다. 실시예에 따르면, 제2 렌즈의 제2-1 곡률 반경과 복수의 제3 렌즈의 제3-1 곡률 반경의 비율은 3:2일 수 있다(제2-1 곡률 반경:제3-1 곡률 반경 = 3:2). 제2 렌즈의 제2-2 곡률 반경에 대한 제3 렌즈의 제3-2 곡률 반경의 비율은 3:1 내지 6:5 사이일 수 있다. 실시예에 따르면, 제2 렌즈의 제2-2 곡률 반경과 복수의 제3 렌즈의 제3-2 곡률 반경의 비율은 3:2일 수 있다(제2-2 곡률 반경:제3-2 곡률 반경 = 3:2).
제3 렌즈의 제3-1 곡률 반경에 대한 제4 렌즈의 제4-1 곡률 반경의 비율은 4:3 내지 4:1 사이일 수 있다. 실시예에 따르면, 제3 렌즈의 제3-1 곡률 반경과 제4 렌즈의 제4-1 곡률 반경의 비율은 2:1일 수 있다(제3-1 곡률 반경:제4-1 곡률 반경 = 2:1). 제3 렌즈의 제3-2 곡률 반경에 대한 제4 렌즈의 제4-2 곡률 반경의 비율은 4:3 내지 4:1 사이일 수 있다. 실시예에 따르면, 제3 렌즈의 제3-2 곡률 반경과 제4 렌즈의 제4-2 곡률 반경의 비율은 2:1일 수 있다(제3-2 곡률 반경:제4-2 곡률 반경 = 2:1).
제1-1 곡률 반경에 대한 제2-1 곡률 반경의 비율은 제2-1 곡률 반경에 대한 제3-1 곡률 반경의 비율보다 작을 수 있다. 제1-1 곡률 반경에 대한 제2-1 곡률 반경의 비율은 제2-1 곡률 반경에 대한 제3-1 곡률 반경의 비율보다 작을 수 있다. 제2-2 곡률 반경에 대한 제3-2 곡률 반경의 비율은 제3-2 곡률 반경에 대한 제4-2 곡률 반경의 비율보다 작을 수 있다. 즉, 복수의 렌즈는 제1축(또는 제2축)으로부터 멀어질수록 제2축(또는 제1축) 방향의 곡률 반경의 비율이 커질 수 있다. 복수의 렌즈는 제1축(또는 제2축)에 가까워질수록 제2축(제1축) 방향의 곡률 반경의 비율이 작아 수 있다. 아래의 수학식 5는 이를 나타낸다.
Figure 112020027525625-pat00005
여기서, Ra는 제1-1 곡률 반경 또는 제1-2 곡률 반경을 의미하고, Rb는 제2-1 곡률 반경 또는 제2-2 곡률 반경을 의미하고, Rc는 제3-1 곡률 반경 또는 제3-2 곡률 반경을 의미하고, Rd는 제4-1 곡률 반경 또는 제4-2 곡률 반경을 의미한다.
디퓨저(410)의 제1면에 배치된 복수의 렌즈는 코닉 상수(conic constant)가 서로 동일할 수 있다. 복수의 제1 렌즈와 복수의 제2 렌즈의 코닉 상수는 서로 동일할 수 있다. 복수의 제2 렌즈와 복수의 제3 렌즈의 코닉 상수는 서로 동일할 수 있다. 복수의 제3 렌즈와 복수의 제4 렌즈의 코닉 상수는 서로 동일할 수 있다. 복수의 제4 렌즈와 복수의 제1 렌즈의 코닉 상수는 서로 동일할 수 있다. 실시에에 따르면, 복수의 렌즈는 -1의 코닉 상수를 가질 수 있다.
이하에서는, 도 23을 통해 본 발명의 실시예에 따른 ToF 카메라 모듈의 동작을 살펴보도록 한다.
도 23은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 구동 방식을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈은 ToF 카메라 모듈일 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈은 In-Direct 방식의 ToF 카메라 모듈일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈에서, 발광부는 출력광 신호를 생성한 후 객체에 조사한다. 이때, 발광부는 펄스파(pulse wave)의 형태나 지속파(continuous wave)의 형태로 출력광 신호를 생성하여 출력할 수 있다. 지속파는 사인파(sinusoid wave)나 사각파(squared wave)의 형태일 수 있다. 출력광 신호를 펄스파나 지속파 형태로 생성함으로써, 카메라 모듈은 발광부로부터 출력된 출력광 신호와 객체로부터 반사된 후 카메라 모듈로 입력된 입력광 신호 사이의 시간 차 또는 위상 차를 검출할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 발광부는 서로 다른 주파수를 가지는 복수의 출력광 신호를 생성할 수 있다. 발광부는 서로 다른 주파수를 가지는 복수의 출력광 신호를 순차적으로 반복하여 생성할 수 있다. 또는, 발광부는 서로 다른 주파수를 가지는 복수의 출력광 신호를 동시에 생성할 수도 있다.
수광부는 발광부의 점멸 주기와 동기화되어 입력광 신호를 검출할 수 있다. 구체적으로 수광부는 발광부로부터 출력된 출력광 신호와 동상(in phase) 및 이상(out phase)에서 각각 빛을 검출할 수 있다. 즉, 수광부는 광원이 켜져 있는 시간에 입사광 신호를 흡수하는 단계와 광원이 꺼져 있는 시간에 입사광 신호를 흡수하는 단계를 반복 수행할 수 있다.
그러면, 수광부는 서로 다른 위상차를 가지는 복수의 참조 신호(reference signal)를 이용하여 각 참조 신호에 대응하는 전기 신호를 생성할 수 있다. 참조 신호의 주파수는 발광부로부터 출력된 출력광 신호의 주파수와 동일하게 설정될 수 있다. 따라서, 발광부가 복수의 주파수로 출력광 신호를 생성하는 경우, 수광부는 각 주파수에 대응하는 복수의 참조 신호를 이용하여 전기 신호를 생성할 수 있다. 전기 신호는 각 참조 신호에 대응하는 전하량이나 전압에 관한 정보를 포함할 수 있다.
도 23을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 참조 신호는 4개(C1 내지 C4)일 수 있다. 각 참조 신호(C1 내지 C4)는 출력광 신호, 즉 객체의 입장에서 입사광 신호와 동일한 주파수를 가지되, 서로 90도 위상차를 가질 수 있다. 4개의 참조 신호 중 하나(C1)는 출력광 신호와 동일한 위상을 가질 수 있다. 입력광 신호, 즉 객체의 입장에서 반사광 신호는 출력광 신호가 객체에 입사된 후 반사되어 돌아오는 거리만큼 위상이 지연된다. 수광부는 입력광 신호와 각 참조 신호를 각각 믹싱(mixing)한다. 그러면, 수광부는 도 23의 음영 부분에 대응하는 전기 신호를 각 참조 신호별로 생성할 수 있다.
다른 실시예로, 노출 시간 동안 복수의 주파수로 출력광 신호가 생성된 경우, 센서는 복수의 주파수에 따른 입력광 신호를 흡수한다. 예를 들어, 주파수 f1과 f2로 출력광 신호가 생성되고, 복수의 참조 신호는 90도의 위상차를 가진다고 가정한다. 그러면, 입사광 신호 역시 주파수 f1과 f2를 가지므로, 주파수가 f1인 입력광 신호와 이에 대응하는 4개의 참조 신호를 통해 4개의 전기 신호가 생성될 수 있다. 그리고 주파수가 f2인 입력광 신호와 이에 대응하는 4개의 참조 신호를 통해 4개의 전기 신호가 생성될 수 있다. 따라서, 전기 신호는 총 8개가 생성될 수 있다.
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.
100 : 회로기판
200 : 광원
300 : 홀더
410 : 디퓨저
500 : 쉴드캔
600 : 센서

Claims (18)

  1. 광원;
    이미지 센서; 및
    상기 광원 상에 배치되는 디퓨저;를 포함하고,
    상기 디퓨저는, 상기 광원을 향하는 제1면을 포함하고,
    상기 제1면은 복수의 렌즈를 포함하고,
    상기 복수의 렌즈는,
    제1 군에 속하는 복수의 제1 렌즈; 및
    상기 복수의 제1 렌즈보다 상기 광원의 광축에 대해 더 멀리 배치되며, 제2 군에 속하는 복수의 제2 렌즈;를 포함하고,
    상기 복수의 제1 렌즈의 제1 곡률 반경은, 상기 복수의 제2 렌즈의 제2 곡률 반경보다 큰 카메라 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1 렌즈는, 제1축 방향을 따라 배치되고,
    상기 복수의 제2 렌즈는, 상기 제1축 방향을 따라 배치되는 카메라 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 곡률 반경은, 상기 제1축 방향의 곡률 반경인 제1-1 곡률 반경; 및 상기 제1축에 직교하는 제2축 방향의 곡률 반경인 제1-2 곡률 반경;을 포함하고,
    상기 제2 곡률 반경은, 상기 제1축 방향의 곡률 반경인 제2-1 곡률 반경; 및 상기 제2축 방향의 곡률 반경인 제2-2 곡률 반경;을 포함하고,
    상기 제1-2 곡률 반경은, 상기 제2-2 곡률 반경보다 큰 카메라 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2-1 곡률 반경은, 상기 제2-2 곡률 반경보다 작은 카메라 모듈.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1-1 곡률 반경과 상기 제2-1 곡률 반경은 서로 동일한 카메라 모듈.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 렌즈 사이의 경계에 의해 정의되는 기준면으로부터 상기 복수의 제2 렌즈의 최상단까지의 높이는,
    상기 기준면으로부터 상기 제1 렌즈의 최상단까지의 높이보다 큰 카메라 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 디퓨저는,
    상기 제1면에 대향하는 제2면을 포함하고,
    상기 제2면은, 소정의 곡률 반경을 가지는 구면 형상인 카메라 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 렌즈는,
    코닉 상수(conic constant)가 서로 동일한 카메라 모듈.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 제1축 방향을 따라 배치되며, 상기 제1축을 기준으로 상기 제1 렌즈 및 제2 렌즈 보다 더 멀리 배치되는 복수의 제3 렌즈;를 포함하고,
    상기 복수의 제3 렌즈의 제3 곡률 반경은, 상기 복수의 제2 렌즈의 제2 곡률 반경보다 작은 카메라 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제3 곡률 반경은, 상기 제1축 방향의 곡률 반경인 제3-1 곡률 반경; 및 상기 제2축 방향의 곡률 반경인 제3-2 곡률 반경;을 포함하고,
    상기 제3-2 곡률 반경은, 상기 제2-2 곡률 반경보다 작은 카메라 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1-2 곡률 반경은,
    10[mm]보다 크고, 14[mm]보다 작은 카메라 모듈.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2-2 곡률 반경은,
    0.5[mm]보다 크고, 0.7[mm]보다 작은 카메라 모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제3-2 곡률 반경은,
    0.3[mm]보다 크고, 0.5[mm]보다 작은 카메라 모듈.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1-2 곡률 반경과 상기 제2-2 곡률 반경의 값의 차이는,
    상기 제2-2 곡률 반경과 상기 제3-2 곡률 반경의 값의 차이보다 더 큰 카메라 모듈.
  15. 광원;
    이미지 센서; 및
    상기 광원 상에 배치되는 디퓨저;를 포함하고,
    상기 디퓨저는, 상기 광원을 향하는 제1면;을 포함하고,
    상기 제1면은, 복수의 렌즈를 포함하고,
    상기 복수의 렌즈는,
    상기 디퓨저의 기준면으로부터 상기 광원의 광축 방향으로 0[mm] 에서 200[mm] 이내의 범위에 도달하는 광의 평균 복사도[W/mm2]가, 200[mm]에서 400[mm] 이내의 범위에 도달하는 광의 평균 복사도[W/mm2]보다 작은 값을 가지도록 배열되는 카메라 모듈.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 0[mm] 에서 200[mm] 이내의 범위에 도달하는 광의 평균 복사도[W/mm2]는, 200[mm]에서 400[mm] 이내의 범위에 도달하는 광의 평균 복사도[W/mm2]의 0.5배 보다 크고 1배 보다 작은 값을 가지는 카메라 모듈.
  17. 광원;
    이미지 센서; 및
    상기 광원 상에 배치되는 디퓨저;를 포함하고,
    상기 디퓨저는, 상기 광원을 향하는 제1면을 포함하고,
    상기 제1면은, 복수의 렌즈를 포함하고,
    상기 복수의 렌즈는,
    상기 광원의 광축에 수직하는 하나의 축의 방향을 따라, 상기 광원의 광축으로 멀어질수록 상기 복수의 렌즈의 곡률 반경이 작아지는 카메라 모듈.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 복수의 렌즈는,
    제1축 방향을 따라 배치되는 복수의 제1 렌즈; 및
    상기 복수의 제1 렌즈와 이격하고, 상기 제1축 방향을 따라 배치되는 복수의 제2 렌즈;를 포함하고,
    상기 복수의 제1 렌즈는,
    상기 광원의 광축과 수직한 제1축 방향의 곡률 반경인 제1-1 곡률 반경; 및 상기 광원의 광축 및 상기 제1축 방향과 수직한 제2축 방향의 곡률 반경인 제1-2 곡률 반경;을 포함하고,
    상기 복수의 제2 렌즈는,
    상기 제1축 방향의 곡률 반경인 제2-1 곡률 반경; 및 상기 제2축 방향의 곡률 반경인 제2-2 곡률 반경;을 포함하고,
    상기 제1-1 곡률 반경과 상기 제2-1 곡률 반경은 상이하고,
    상기 제1-2 곡률 반경과 상기 제2-2 곡률 반경은 상이한 카메라 모듈.
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