KR101214708B1

KR101214708B1 - 카메라 모듈

Info

Publication number: KR101214708B1
Application number: KR1020100127511A
Authority: KR
Inventors: 박상옥
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2010-12-14
Filing date: 2010-12-14
Publication date: 2012-12-21
Also published as: US9282247B2; US20120147258A1; US9723185B2; KR20120066264A; US8605213B2; US20160150137A1; US20140063273A1

Abstract

본 발명은 오토포커싱 기능과 흔들림 보정 기능을 단순한 구조로서 동시에 제공할 수 있는 흔들림 보정 기능을 구비한 카메라 모듈에 관한 것으로, 고정부, 중심부에 렌즈가 결합되고 상기 고정부에 대해 상대적으로 이동 가능하도록 배치된 이동부, 상기 이동부의 외주면에 배치된 3개 이상의 마그네트, 상기 고정부의 내주면에서 상기 마그네트를 마주보는 부위에 배열된 3개 이상의 코일을 포함하고, 상기 코일들은 상기 이동부가 높이방향으로 이동되고, 상기 이동부의 중심축에 대해 틸팅되도록 독립적으로 제어신호를 입력받는 카메라 모듈을 제공한다. 따라서, 한 세트의 코일과 마그넷의 배열만으로 렌즈을 축방향 이동과 틸팅을 동시에 수행할 수 있다.

Description

카메라 모듈{CAMERA MODULE}

본 발명은 카메라 모듈에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 오토포커싱 기능과 흔들림 보정 기능을 단순한 구조로서 동시에 제공할 수 있는 흔들림 보정 기능을 구비한 카메라 모듈에 관한 것이다.

일반적으로 디지털 카메라 모듈은 필름을 대신하여, CCD나 CMOS와 같은 이미지 센서를 사용하여 이미지를 촬영한다.

이미지 센서를 사용하는 카메라 모듈은 부피가 작고 성능이 우수하여 사진의 촬영이 가능한 모바일 장치, 모니터용 카메라나 자동차에 장착되는 감시 카메라 등 다양한 분야에 사용되고 있다.

특히 모바일 장치에 사용되는 카메라 모듈은 점점 다기능화, 소형화 및 경량화 되는 추세이다.

최근의 모바일장치에 사용되는 카메라 모듈은 자동 초점(Auto Focusing)이나 흔들림 보정(Optical Image Stabilizing)과 같은 기능이 기본적으로 구비하게 되는데, 렌즈의 소형화 및 광학성능의 향상에 기인하여 카메라 모듈을 구성하는 장치들 또한 소형화의 요청에 부응하여야 한다.

상기한 자동 초점 기능을 위하여 보이스 코일 모터와 같은 구동 장치가 사용되는데, 소정 공간 내에서 상하방향으로 렌즈나 센서를 이동시킴으로써 자동으로 초점을 맞추는 기능을 수행한다.

또한, 흔들림 보정을 위해서 렌즈나 센서를 소정 방향으로 진동하거나 이동시키는 장치가 구비되어야 하는데, 스텝 모터나 보이스 코일 모터와 같은 장치가 추가적으로 배치되어야 한다.

그런데, 이렇게 흔들림 보정을 위해서 별도의 구동 요소들을 구비하여야 하는 경우 부피를 많이 차지하면서도 제조 공정이 복잡해지고 생산효율이 저하되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 하나의 세트로 구성된 가동부를 구비하면서도 흔들림 보정과 오토포커싱의 기능을 동시에 수행할 수 있는 카메라 모듈을 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명에 따른 카메라 모듈은, 고정부, 중심부에 렌즈가 결합되고 상기 고정부에 대해 상대적으로 이동 가능하도록 배치된 이동부, 상기 이동부의 외주면에 배치된 3개 이상의 마그네트, 상기 고정부의 내주면에서 상기 마그네트를 마주보는 부위에 배열된 3개 이상의 코일을 포함하고, 상기 코일들은 상기 이동부가 높이방향으로 이동되고, 상기 이동부의 중심축에 대해 틸팅되도록 독립적으로 제어신호를 입력받는 카메라 모듈을 제공한다. 따라서, 한 세트의 코일과 마그넷의 배열만으로 렌즈을 축방향 이동과 틸팅을 동시에 수행할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 카메라 모듈은, 상기 코일은 y축 방향으로 배열되는 제1코일 및 제3코일과, x축 방향으로 배열되는 제2코일 및 제4코일로 이루어진 카메라 모듈을 제공한다. 따라서, 수평면을 기준으로 4개의 방향에 대해 독립적으로 이동부의 운동을 제어할 수 있다..

또한, 본 발명에 따른 카메라 모듈은, 상기 코일들은 각각 트랙 형태로 이루어지고 상기 고정부의 내주면에 수평 방향으로 길게 형성되는 카메라 모듈을 제공한다. 따라서, 코일이 고정부에 배치되어 작동의 신뢰성을 보장하면서도 자계성능이 우수하다.

또한, 본 발명에 따른 카메라 모듈은, 상기 각각의 마그넷은 상부와 하부의 극성이 반대로 배치되는 카메라 모듈을 제공한다. 따라서, 이동부의 수직 및 틸팅 운동의 효율을 극대화할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 카메라 모듈은, 상기 이동부의 상단부를 지지하는 상측 스프링 및 상기 이동부의 하단부를 지지하는 하측 스프링을 더 포함하는 카메라 모듈을 제공한다. 따라서, 기준위치에서 정확한 지지가 가능하고 선형적인 탄성력을 가지므로 이동부 제어의 정확성이 향상된다.

또한, 본 발명에 따른 카메라 모듈은, 상기 상측 스프링과 상기 하측 스프링은 각각 하나의 판상의 탄성재질로 이루어지고, 상기 이동부에 대해 각각 x축 및 y축으로 독립적으로 동작하며 상호 동일한 탄성력을 제공하는 카메라 모듈을 제공한다. 따라서, 이동부의 틸팅 과정에서 정확한 제어가 가능하다.

또한, 본 발명에 따른 카메라 모듈은, 상기 고정부는 상기 코일을 지지하며, 내부의 공간에 상기 이동부를 수용하는 하우징과, 이미지 센서 및 PCB와 결합하며 상기 하우징의 저부에 결합하는 베이스로 이루어지고, 상기 하우징은 상기 코일이 배치되는 부위로부터 상기 PCB로 이어지는 8개의 단자부를 포함하는 카메라 모듈을 제공한다. 따라서, 코일과의 접속의 신뢰성과 생산효율이 향상된다.

또한, 본 발명에 따른 카메라 모듈은, 상기 단자부는 상기 하우징과 일체로 인서트 사출되는 방식으로 형성된 카메라 모듈을 제공한다. 따라서, 생산효율이 극대화될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 카메라 모듈은, 상기 하우징은 상기 코일의 테일이 배치되는 부위에는 홈 형상의 연결부를 더 포함하고, 상기 연결부의 내부 공간에는 상기 단자부의 일부분이 노출되어 상기 테일과 접속되는 카메라 모듈을 제공한다. 따라서, 카메라 모듈의 조립공정의 효율이 향상되고 접속의 신뢰성이 제공된다.

또한, 본 발명에 따른 카메라 모듈은, 상기 베이스는 상기 단자부가 관통하는 홀 형상의 단자 삽입구를 포함하는 카메라 모듈을 제공한다. 따라서, 결합과정에서 단자부의 지지가 우수하다.

또한, 본 발명에 따른 카메라 모듈은, 상기 코일에 제어신호가 입력되지 않은 기준위치에서 상기 이동부의 하단부는 상기 고정부의 저면에서 이격되어 배치되는 카메라 모듈을 제공한다. 따라서, 틸팅 과정에서 이동부와 다른 부재와의 간섭 가능성을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 카메라 모듈은, 상기 마그넷의 높이방향 중심은 상기 코일의 높이방향 중심보다 하측에 위치하는 카메라 모듈을 제공한다. 따라서, 이동부의 운동 제어가 용이하다.

또한, 본 발명에 따른 카메라 모듈은, 상기 고정부는 상기 이동부의 하단부측에 인접하도록 배치된 완충부재를 더 포함하는 카메라 모듈을 제공한다. 따라서, 작동간의 소음과 진동을 억제할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 카메라 모듈은, PCB, 이미지센서 및 렌즈를 포함하는 카메라 모듈로서, 중공 형상의 하우징, 심부에 렌즈가 결합되고 상기 하우징에 대해 상대적으로 이동 가능하도록 배치된 이동부, 상기 하우징의 내주면에 결합하고 등간격으로 4개가 배치되는 코일 및 상기 이동부의 외주면에 결합하고 등간격으로 4개가 배치되는 마그넷을 포함하고, 상기 코일들은 상기 이동부가 높이방향으로 이동되고, 상기 이동부의 중심축에 대해 틸팅되도록 상기 PCB로부터 독립적으로 제어신호를 입력받는 카메라 모듈을 제공한다. 따라서, 한 세트의 코일과 마그넷의 배열만으로 렌즈을 축방향 이동과 틸팅을 동시에 수행할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 카메라 모듈은, 상기 이동부의 상단부를 상기 하우징에 대해 지지하는 단일의 판상으로 이루어진 상측 스프링 및 상기 이동부의 하단부를 상기 하우징에 대해 지지하는 단일의 판상으로 이루어진 하측 스프링을 더 포함하고, 상기 상측 스프링과 상기 하측 스프링은 상기 이동부에 대해 가로 및 세로 방향의 4개의 부위에서 각각 독립적으로 탄성력을 제공하는 카메라 모듈을 제공한다. 따라서, 기준위치에서 정확한 지지가 가능하고 선형적인 탄성력을 가지므로 이동부 제어의 정확성이 향상된다.

전술한 내용과 같이 구성된 본 발명에 따른 카메라 모듈은 이동부가 틸팅과 높이방향 이동을 하나의 세트로 구성되는 가동부에 의해 가동되기 때문에, 구조가 단순하면서도 오토포커싱과 흔들림 보정의 기능을 효과적으로 수행할 수 있는 효과가 있다.

또한, 코일들이 하우징에 배치되면서도, 연결부와 단자부를 구비함으로써 납땜 공정이 용이해지고, 또한 전기적인 접속의 신뢰성도 보장할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 카메라 모듈의 분해사시도.
도 2는 본 발명에 따른 카메라 모듈의 정단면도.
도 3은 본 발명에 따른 카메라 모듈의 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 카메라 모듈의 이동부의 틸팅 각도를 나타내는 정단면도.
도 5는 본 발명에 따른 카메라 모듈의 이동부의 3차원상의 운동을 나타내는 개념도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 카메라 모듈을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 카메라 모듈의 분해사시도이다.

카메라 모듈은 카메라가 장착되는 별도의 장치에 결합하는데, 별도의 장치에 고정지지되는 고정부와 포커싱이나 흔들림 방지등을 위해 상기 고정부에 대해 이동하는 이동부로 이루어진다.

이동부(200)는 내주면이 대략 원기둥 형상으로 이루어지고, 중심부에 렌즈를 고정한다. 상기 렌즈는 바람직하게는 일종의 바렐(barrel)로서 중심부 다수의 렌즈가 축방향으로 배치되고 원기둥 형상으로 이루어진 렌즈부(도 3의 210)로 이루어지며, 상기 렌즈부가 이동부(200)의 내주에 나삽되는 방식으로 결합된다.

상기 고정부는 내주면에서 상기 이동부(200)가 소정 간격 이격되어 배치되는 하우징(110)과 상기 하우징의 하측에서 결합하는 베이스(100)로 이루어진다.

상기 베이스(100)에는 상기 이동부(200)가 인접할 때 완충 역할을 하여 소음과 진동을 억제하기 위한 완충부재인 포론(101), 센서의 해상도를 높여주기 위한 IR필터(미도시), 광신호를 전기적인 신호로 변환하여주는 이미지센서(미도시) 및 제어신호가 입출력되는 PCB(도 3의 104)가 결합될 수 있다.

상기 이동부(200)는 상기 하우징(110)의 중공의 내부 공간에 배치되어 상하방향으로 움직이면서 센싱되는 영상의 초점을 맞추고, 렌즈의 중심축에 대해 수평방향으로 운동하면서 장치 전체의 흔들림에 따라 광경로를 바꾸어줌으로써 흔들림을 보정하는 역할을 하게 된다.

따라서, 상기한 바와 같이 폭방향 및 높이방향의 운동을 제어하기 위해, 전자기적 상호작용에 의하여 기계적인 힘을 발생하는 구동부를 구비하게 된다.

상기 구동부는 복수의 마그넷과 상기 마그넷에 대응하는 복수의 코일을 구비한다. 상기 구동부에 의한 전자기적 상호작용을 위해 하우징(110)과 이동부(200)에는 코일과 마그넷이 배치된다.

상기 구동부 배치의 일실시예로서, 이동부(200)의 외주면에는 코일이 배치되고 하우징의 상기 코일이 배치되는 부위에 대면하는 부위에는 마그넷이 배치될 수 있다.

다만, 후술할 바와 같이 본 발명의 개념에 따라 상기 가동부가 포커싱을 위한 이동부의 상하이동과 흔들림 보정을 위한 틸팅을 위한 움직임을 위해서는 상기 구동부는 적어도 3개 이상의 마그넷이 배치되어야 하고, 전압이 인가되어 자기력을 발생하기 위한 적어도 3개 이상의 코일은 제어신호에 의하여 각각 제어되어야 한다.

따라서, 본 발명의 개념에 따라 코일은 고정부인 하우징(110)에 배치되고, 마그넷은 이동부(200)에 배치되는 것이 바람직하다.

더욱 구체적으로는, 상기 이동부(200)의 외주면에는 적어도 3개 이상의 마그넷이 배치되고, 상기 하우징(110)의 상기 마그넷에 대향하는 면으로는 적어도 3개 이상의 코일이 배치된다.

바람직하게는 상기 코일과 마그넷은 4개로 이루어지고, 상호 원주방향으로 등간격으로 배치된다. 따라서, 도 1에 나타난 사항을 기준으로 이동부(200)의 정면에는 제1마그넷(211)이 배치되고, 상기 제1마그넷(211)을 마주보는 하우징(110)의 부위에는 제1코일(111)이 배치된다. 이동부(200)의 중심축을 기준으로 반시계방향으로 외주면에는 각각 제2마그넷(212), 제3마그넷(213) 및 제4마그넷(214)이 배치되고, 상기한 각각의 마그넷을 마주보는 하우징(110)의 부위에는 제2코일(112), 제3코일(113) 및 제4코일(114)이 배치된다.

상기 하우징(110)을 더욱 구체적으로 살펴보면, 상기 하우징(110)은 상하측이 개방되고 대략 직사각 기둥 형상을 이룬다. 상기 코일(111, 112, 113, 114)들은 하우징(110)의 각각의 면에 대칭적으로 배치되고, 내부 공간에 배치된 이동부(200)를 마주보게 된다. 따라서, 상기 코일(111, 112, 113, 114)들은 하우징(110)의 내주면에 형성될 수도 있지만, 후술할 바와 같이 전기적인 연결의 효율성을 향상하기 위해 하우징(110)의 측면에는 각각 코일의 형상에 대응되는 관통홀이 형성되어 각각의 코일을 지지하도록 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 하우징(110)은 절연재질로 형성되고, 생산성을 고려하여 사출물로서 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 하우징(110)의 하측은 베이스(100)에 결합되는데, 상기 베이스(100)에는 평면 형상의 PCB(도 3의 104)가 결합된다. 상기 PCB는 상기 각각의 코일과 연결되어 제어신호를 입력하게 된다.

또한, 상기 하우징(110)은 카메라 모듈의 외면을 형성하는 대략 직사각 형상의 쉴드커버(120)에 의해 감싸진다.

이동부(200)는 상기한 바와 같이 외주면에 배치된 마그넷이 코일의 자기력을 받아 움직이게 되는데, 이러한 이동부의 움직임을 지지하기 위해 상기 이동부(200)를 고정부에 대해 탄성지지하는 스프링을 구비한다.

상기 스프링은 공간적인 이점 및 균일한 탄성력을 고려하여 판스프링으로 이루어지는데, 상기 이동부(200)의 상측 또는 하측을 중의 하나를 지지하도록 배치될 수도 있지만, 작동의 신뢰성을 위하여 상측과 하측에 각각 배치되는 것이 바람직하다.

따라서, 상기 스프링은 상기 이동부(200)의 상측을 지지하는 상측 스프링(140)과 하측을 지지하는 하측 스프링(130)으로 이루어진다.

상기 상측 스프링(140)과 하측 스프링(130)은 하우징(110)의 각각의 변 부위에 배치된 별개의 스프링으로 이루어질 수도 있지만, 생산의 효율성을 위하여 단일의 판재가 절곡 및 절단된 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다.

따라서, 상기 상측 스프링(140)과 하측 스프링(130)은 대략 링 형상을 이루게 되며, 내주는 상기 이동부(200)의 형상에 대응되도록 대략 원형으로 이루어지고, 외주는 상기 하우징(110) 및 베이스(100)의 형상에 지지될 수 있도록 대략 사각 형상으로 이루어진다.

상기 상측 스프링(140)은 상기 하우징(110)의 상단부에 배치되되, 상단부에 형성된 개구에서 내주방향으로 소정 넓이 돌출되며, 상기 돌출된 부위가 상기 이동부(200)의 상단부측을 지지한다.

또한, 상기 하측 스프링(130)의 테두리측은 베이스(100)의 상면에 지지되고, 내주측에서 상기 이동부(200)의 하단부측을 지지한다.

상기한 상측 스프링(140)의 정확한 배치를 위하여 상기 하우징(110)의 상단부 또는 상기 베이스(100)의 상부에는 상측으로 돌출된 돌기들이 형성되어 상측 스프링(140) 또는 하측 스프링(130)에 형성된 홀 또는 홈에 삽입되는 방식으로 결합하도록 할 수 있다. 또한, 단턱을 형성하는 방식으로 결합할 수 있음은 물론이다.

도 2는 본 발명의 개념에 따른 카메라모듈의 정단면도이다.

이동부(200)의 양측으로는 각각 제2마그넷(212)과 제4마그넷(214)이 배치되고, 상단과 하단부는 각각 상측 스프링(140)과 하측 스프링(130)에 의하여 지지된다.

상기 이동부(200)의 외주면을 감싸는 형상으로 배치된 하우징(110)의 내주면에는 상기한 바와 같이 코일(111, 112, 113, 114)이 배치된다. 상기 코일들은 이동부(200)의 외주상에 배치된 마그넷(211, 212, 213, 214)를 마주보도록 형성되는데, 마그넷들은 바람직하게는 장방 형상으로 이루어진다.

상기 코일들은 트랙 형상으로 형성되는데, 도 1을 참고하여 더욱 구체적으로 살펴보면, 트랙 형상 중의 상하부의 가로로 길게 형성된 부위가 마그넷을 마주보도록 배치된다. 또한, 각각의 코일들에서는 두 가닥의 테일이 인출된다. 상기 테일들은 베이스(100)의 저면에 배치되는 PCB에 연결됨으로써 제어신호를 입력받게 된다.

한편, 코일이 상부와 하부가 횡방향으로 길게 배치되는 형상을 이루기 때문에, 자기력의 방향을 고려하여 마주보는 마그넷 또한 상하부의 극성이 반대로 배치되는 것이 바람직하다. 따라서, 마그넷을 높이방향으로 균등하게 분할하여 예를 들어, 코일과 마주보는 면이 상측에 S극이 배치되는 경우 하측에 N극이 배치될 수 있다.

상기 하우징(110)은 상측 스프링(140)과 하측 스프링(130)의 탄성력에 의해 지지되고, 코일에 전압이 인가되지 않은 상태에서는 이동부(200)의 자중과 탄성 지지력이 평형을 이룬 상태에서 기준위치에 위치한다.

도 2에서는 각각의 코일들의 축방향 중심선보다 마그넷들의 중심선이 소정 높이 하향으로 배치된다. 예를 들어, 4개의 코일에 동일한 제어신호가 인가되는 경우에는 자기력에 의하여 마그넷들이 상승하는 힘을 받게 되고, 렌즈를 포함하는 이동부 전체가 영상의 초점을 맞출 수 있는 상태가 되는 것이다.

다만, 본 발명의 실시예에서는 마그넷이 코일에 대해 기준위치가 하향 배치된 경우를 예로 들었지만, 상향 배치되는 방식으로 기준위치가 설정될 수 있음은 물론이다.

본 발명에서는 상기 코일들이 각각 제어신호를 입력받게 되고, 4개의 코일들만으로도 각각 발생하는 자기력을 제어함으로써 포커싱은 물론, 틸팅에 의하여 흔들림 보정을 할 수 있는 개념이 제시된다.

따라서, 이동부(200)는 상승 및 하강 운동뿐만 아니라, 중심축에 대해 경사를 가지고 배치되는 즉, 틸팅하는 운동을 할 수 있다. 이러한 틸팅 제어와 관련한 사항은 도 4 및 도 5를 기초로 후술하기로 한다.

상기와 같은 개념에 따라, 이동부(200)는 기준위치에서 틸팅이 될 수 있기 때문에 상기 이동부(200)의 하단부측은 베이스(100)로부터 소정 간격 이격된 오프셋(offset)을 가지는 것이 바람직하다. 즉, 특정 코일에 제어신호를 인가함으로써 이동부(200)가 중심축에 대해 틸팅하게 되면, 이동부(200) 하단부측의 소정 부위는 상승하고 그에 대향하는 부위는 하강하게 되므로, 기준위치보다 하방으로 공간적인 마진이 요구된다. 따라서, 이동부(200)의 하단부와 베이스(100) 간에 틸팅이 가능한 공간이 마련되는 것이다.

도 3은 본 발명의 개념에 따른 카메라 모듈이 결합된 모습을 나타내는 사시도이다. 도 3에서는 렌즈부(210)가 더 배치되고, 쉴드커버(120)는 생략되어 도시된다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 개념에서는 코일들이 각각 별도로 제어신호를 입력받기 때문에 제어신호를 입력받기 위한 코일의 테일들이 각각 PCB(104)에 연결되어야 한다.

따라서, 코일이 이동부(200)에 배치되는 경우, 이동에 따른 테일들의 간섭 우려가 있을 뿐만 아니라 조립 과정에서 납땜하는 공정의 어려움이 존재하기 때문에, 코일이 하우징(110)에 배치되는 이점이 있음에 유의하여야 한다.

상기 코일의 테일들은 트랙 형상의 코일의 하부에서 각각 양측으로 인출된다. 바람직하게는 상기 테일들은 하우징(110)의 외주면 측에 배치되고, 더욱 바람직하게는 하우징(110)은 상기 테일이 배치되면서 단자와 납땜할 수 있는 공간인 연결부(116)를 구비한다.

이러한 개념에 따라, 상기 연결부(116)에서는 PCB(104)까지 이어지는 단자부(115)가 더 배치될 수 있다.

도 1을 참고하여 살펴보면, 단자부(115)는 상기 연결부(116)에서 베이스(100)를 관통하여 저면에 배치된 PCB(104)까지 이어지는 전도재질이다. 상기 단자부(115)의 상단부는 연결부(116)의 좌우측 공간에서 코일의 테일과 연결될 수 있도록 일부가 노출되고, 하단부가 PCB(104)와 연결된다.

상기 베이스(100)의 단자부(115)가 관통하는 부위는 홈 형상으로 이루어질 수도 있고, 도면에 도시된 바와 같이 홀 형상의 단자 삽입구(105)가 형성될 수도 있다.

하우징(110)에 코일은 본 발명의 개념에 따라 3개 이상이 배치되고, 본 발명의 실시예와 같이 4개가 배치되는 경우, 상기 단자는 각 면에 2개가 하나의 코일과 연결되어, 결국 8개의 단자부(115)와 4개의 연결부(116)가 하우징(110)에 형성된다.

상기 단자부(115)는 하우징(110)이 제작되고 삽입되는 방식으로 형성될 수도 있고, 하우징(110)이 사출물로서 이루어지는 경우 인서트 사출하는 방식으로 형성될 수도 있음은 물론이다.

상기한 바와 같이, 하우징(110)에 단자부(115)와 연결부(116)가 구비되는 경우, 납땜할 수 있는 공간이 확보될 수 있어, 제작 공정에서 코일의 연결이 간단하게 이루어질 수 있으면서도 전기적인 연결의 신뢰성이 향상됨은 물론, 이동부(200)의 운동에 따른 간섭 가능성을 배제할 수 있는 이점이 있음에 유의하여야 한다.

한편, 도 3에서 하우징(110)의 상단부측에는 상측 스프링(140)이 배치되는데, 상기 상측 스프링(140)의 외주측은 하우징(110)의 상단부측에 형성된 돌기들에 의하여 삽입 가이드되고 지지될 수 있다.

또한, 내주측은 이동부(200)의 상단측을 탄성지지하며, 기준위치에서 상방으로 이동시 하측 스프링(130)과 함께, 코일과 마그넷 간의 상호작용에 의한 자기력과 균형을 이루어 축방향 이동거리 또는 틸팅 각도를 결정하게 된다.

따라서, 상기 상측 스프링(140)은 하우징(110)의 상단부측의 각각의 변 또는 모서리부위에 4개 또는 2개가 배치되는 방식으로 형성될 수도 있지만, 상기한 바와 같이 생산성 향상을 고려하여 단일의 판재가 절곡 및 절단되는 방식으로 이루어지는 것이 바람직하다.

다만, 본 발명의 개념에 따라 코일들이 배치되는 부위에서 각각 이동부(200)의 운동이 제어되기 때문에, 상기 상측 스프링(140)은 가로방향 및 세로방향에서 각각 독립적으로 탄성력을 제공할 수 있어야 하며, 상호간에 동일하면서도 선형적인 탄성력을 제공할 수 있도록 적절한 형상으로 이루어져야 한다.

또한, 하측 스프링(130)은 하우징(110)의 하측과 베이스(100)의 상측에 의하여 지지되며, 탄성력을 제공하는 내주측은 상기 상측 스프링(140)과 동일한 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다.

이하, 도 4 및 도 5를 참고하여 본 발명에 따른 틸팅 및 포커싱을 위한 이동부의 제어과정을 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 카메라 모듈의 정단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 카메라 모듈의 이동부의 운동을 3차원에서 도시한 개념도이다.

이하, 제1마그넷(211)이 배치되는 방향에서 제3마그넷(213)이 배치되는 방향으로 y축을 정의하며, 제4마그넷(214)이 배치된 방향에서 제2마그넷(212)이 배치되는 방향으로 x축을 정의하고, 이동부(200)의 저면에서 상면으로 이어지는 중심축을 z축으로 정의한다. 또한, 상기 틸팅하는 중심부를 상기 축들의 원점으로 정의하여 사용한다. 상기 원점은 대략 이동부(200)의 높이방향 중심을 의미하지만, 이동부(200)의 작용하는 힘의 균형을 고려하여 축방향에서 다양하게 설정될 수도 있음에 유의하여야 한다.

도 4는 x축으로 틸팅하는 개념이 제시되는데, 예를 들어 제2마그넷(212)을 마주보는 제2코일(112)에만 전압이 인가되는 경우, 이동부(200)는 ＋X 방향의 힘을 받게 된다. 여기서, X는 x축 방향의 소정 변위를 나타내고, Y 및 Z는 각각 y축 및 z축 방향으로의 변위를 나타낸다. 더욱 구체적으로, 제2마그넷(212)에 전압이 인가되는 경우에 이동부(200)의 상단부는 ＋X 방향으로 힘을 받게 되고, 하단부는 이에 상응하여 －X 방향으로 힘을 받게 되므로, 틸팅이 이루어지게 된다.

따라서, 상기 코일(111, 112, 113, 114) 각각의 코일들을 제어함으로써 중심축에 대해 틸팅할 수 있다. 이에 따라, 자이로 센서 등의 흔들림 감지수단을 사용하여 감지된 흔들림을 기준으로, 제어신호를 인가함으로써 틸팅함으로써 흔들림 보정을 할 수 있게 된다. 상기 흔들림 보정을 위한 최대 틸팅각도(φ)는 Z축을 기준으로 대략 1도 내외의 범위에서 이루어진다. 일반적으로 손떨림에 의한 최대 흔들림 각은 1.2도 정도로 이해된다.

한편, 포커싱을 위한 축방향 이동을 위한 제어과정을 설명한다.

4개의 코일(111, 112, 113, 114)에 동일한 제어신호를 인가하게 되면, 이동부(200)가 z축 방향으로 상승하게 되므로, 포커싱이 가능하다.

또한, x축 방향으로 배치된 한 쌍의 코일(114, 112) 또는 y축 방향으로 배치된 한 쌍의 코일(111, 113)에 동일한 제어신호를 인가하게 되면, 마찬가지로 z축 방향으로 이동부(200)가 이동할 수 있음에 유의하여야 한다.

모바일 장치에 사용되는 카메라 모듈의 포커싱을 위한 최대 거리는 대략 200㎛ 정도로 설정될 수 있다.

한편, 도 5에 표시된 d는 베이스(100)의 상면과 기준위치와의 이격거리를 의미한다.

상기한 바와 같은 흔들림 보정 및 포커싱을 위한 제어 과정을 아래의 표로 살펴본다. 이하, Coil 1은 제1코일(111)을 의미하고, Coil 2, 3 및 4는 제2코일(112), 제3코일(113) 및 제4코일(114)을 의미한다. 또한, 0과 1로 표시된 변수는 인가되는 제어신호의 on, off로 표시되지만, 더욱 정확하게는 인가되는 제어신호의 입력 전압의 차이로 이해되어야 하며, 틸팅 각도 또는 축방향 이동거리의 정도를 제어하기 위해서 상기 제어신호의 강도는 다양하게 설정될 수도 있음에 유의하여야 한다.

Coil1	Coil2	Coil3	Coil4	이동부의 출력
0	0	0	0	0도	기준위치
1	0	0	0	-Y
1	1	0	0	-Y, +X
1	0	1	0	-Y,+Y	z축 포커싱
1	0	0	1	-Y,-X
1	1	1	0	-Y,+X,+Y
1	1	0	1	-Y,+X,-X
1	0	1	1	-Y,+Y,-X
1	1	1	1	-Y,+X,+Y,-X	z축 포커싱
0	1	0	0	+X
0	0	1	0	+Y
0	0	0	1	-X
0	1	1	0	+X,+Y
0	1	0	1	+X,-X	z축 포커싱
0	0	1	1	+Y,-X
0	1	1	1	+X,+Y,-X

표 1에서와 같이 제1코일(111), 제2코일(112), 제3코일(113) 및 제4코일(114)에 인가되는 전압을 제어함으로써, z축방향으로 포커싱을 위한 이동과 수평방향으로의 흔들림 보정을 위한 틸팅 운동을 제어할 수 있게 된다.

또한, 틸팅과 포커싱을 동시에 제어할 수도 있는데, 예를 들어 상기 표에서 이동부의 출력이 -Y,+X,-X로 이루어지면, z축 방향으로 이동하면서 동시에 ?Y 방향으로 틸팅이 이루어질 수 있음에 유의하여야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 개념에 따른 카메라 모듈은 이동부가 틸팅과 높이방향 이동을 하나의 세트로 구성되는 가동부에 의해 가동되기 때문에, 구조가 단순하면서도 오토포커싱과 흔들림 보정의 기능을 효과적으로 수행할 수 있는 이점이 있다. 이때, 렌즈는 센서보다 더 넓은 광학성능을 가지는 재질과 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 코일들이 각각 제어되어야 하기 때문에 제어신호를 입력받는 데 있어, 배선이 복잡한 문제점들은 본 발명의 구조에 의해 해결될 수 있다. 즉, 코일들이 하우징에 배치되면서도, 연결부와 단자부를 구비함으로써 납땜 공정이 용이해지고, 또한 전기적인 접속의 신뢰성도 보장할 수 있다.

이상에서, 본 발명은 실시예 및 첨부도면에 기초하여 상세히 설명되었다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.

100...베이스 101...포론
104...PCB 105...단자 삽입구
110...하우징 111...제1코일
112...제2코일 113...제3코일
114...제4코일 115...단자부
116...연결부 120...쉴드커버
130...하측 스프링 140...상측 스프링
200...이동부 210...렌즈부
211...제1마그넷 212...제2마그넷
213...제3마그넷 214...제4마그넷

Claims

이미지 센서가 결합되는 고정부;
중심부에 렌즈가 결합되고 상기 고정부에 대해 상대적으로 이동 가능하도록 배치된 이동부;
상기 이동부의 외주면에 배치된 3개 이상의 마그네트;
상기 고정부의 내주면에서 상기 마그네트를 마주보는 부위에 배열된 3개 이상의 코일;을 포함하고,
상기 코일들은 상기 이동부가 광축 방향으로 왕복 이동 및 틸팅 가능하도록 개별적으로 제어신호가 인가되는 카메라 모듈.
제1항에 있어서,
상기 코일은 y축 방향으로 배열되는 제1코일 및 제3코일과, x축 방향으로 배열되는 제2코일 및 제4코일로 이루어진 카메라 모듈.
제2항에 있어서,
상기 코일들은 각각 트랙 형태로 이루어지고 상기 고정부의 내부에 수평 방향으로 길게 형성되는 카메라 모듈.
제3항에 있어서,
상기 각각의 마그넷은 상부와 하부의 극성이 반대로 배치되는 카메라 모듈.
제2항에 있어서,
상기 이동부의 상단부를 지지하는 상측 스프링; 및
상기 이동부의 하단부를 지지하는 하측 스프링;을 더 포함하는 카메라 모듈.
제5항에 있어서,
상기 상측 스프링과 상기 하측 스프링은 각각 단일의 판상의 탄성재질로 이루어지고, 상기 이동부에 대해 각각 x축 및 y축으로 독립적으로 동작하며 상호 동일한 탄성력을 제공하는 카메라 모듈.
제2항에 있어서,
상기 고정부는 상기 코일을 지지하며, 내부의 공간에 상기 이동부를 수용하는 하우징과, 이미지 센서 및 PCB와 결합하며 상기 하우징의 저부에 결합하는 베이스로 이루어지고,
상기 하우징은 상기 코일이 배치되는 부위로부터 상기 PCB에 이어지는 8개의 단자부를 포함하는 카메라 모듈.
제7항에 있어서,
상기 단자부는 상기 하우징과 일체로 인서트 사출되는 방식으로 형성된 카메라 모듈.
제7항에 있어서,
상기 하우징은 상기 코일의 테일이 배치되는 홈 형상의 연결부를 더 포함하고,
상기 연결부의 내부 공간에는 단자부의 일부분이 노출되어 상기 테일과 접속되는 카메라 모듈.
제7항에 있어서,
상기 베이스는 상기 단자부가 관통하는 홀 형상의 단자 삽입구를 포함하는 카메라 모듈.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 코일에 제어신호가 입력되지 않은 기준위치에서 상기 이동부의 하단부는 상기 고정부의 저면에서 이격되어 배치되는 카메라 모듈.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 마그넷의 높이방향 중심은 상기 코일의 높이방향 중심보다 하측에 위치하는 카메라 모듈.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고정부는 상기 이동부의 하단부측에 인접하도록 배치된 완충부재를 더 포함하는 카메라 모듈.
PCB, 이미지센서 및 렌즈를 포함하는 카메라 모듈로서,
중공 형상의 하우징;
중심부에 렌즈가 결합되고 상기 하우징에 대해 상대적으로 이동 가능하도록 배치된 이동부;
상기 하우징의 내주면에 결합하고 등간격으로 4개가 배치되는 코일; 및
상기 이동부의 외주면에 결합하고 등간격으로 4개가 배치되는 마그넷;을 포함하고,
상기 코일들은 상기 이동부가 광축 방향으로 왕복 이동 및 틸팅 가능하도록 상기 PCB로부터 개별적으로 제어신호가 인가되는 카메라 모듈.
제14항에 있어서,
상기 이동부의 상단부를 상기 하우징에 대해 지지하는 단일의 판상으로 이루어진 상측 스프링; 및
상기 이동부의 하단부를 상기 하우징에 대해 지지하는 단일의 판상으로 이루어진 하측 스프링;을 더 포함하고,
상기 상측 스프링과 상기 하측 스프링은 상기 이동부에 대해 가로 및 세로 방향의 4개의 부위에서 각각 독립적으로 탄성력을 제공하는 카메라 모듈.