KR101361783B1 - 렌즈 구동 유닛 및 이를 구비하는 카메라 모듈 - Google Patents

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KR101361783B1
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삼성테크윈 주식회사
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Abstract

본 발명은, 새로운 구조의 굴곡 진동형 압전 모터(piezoelectric motor)를 적용함으로써, 공간적으로 제한된 구조물에서 정밀 선형 운동을 발생시킬 수 있는 렌즈 구동 유닛 및 이를 구비하는 카메라 모듈에 관한 것이다. 본 발명은, 렌즈를 지지하는 것으로, 적어도 일부분이 외부로 노출되고 상기 렌즈에 실질적으로 수직한 방향으로 연장되는 가이드 축을 구비하는 렌즈 캐리어; 및 압전 소자의 굽힘 운동에 의하여 중앙부가 상기 가이드 축과 접촉되어 상기 가이드 축을 상기 가이드 축이 연장되는 방향으로 이동시키는 압전 구동부를 구비하는 렌즈 구동 유닛을 제공한다.

Description

렌즈 구동 유닛 및 이를 구비하는 카메라 모듈{Lens driving unit and camera module comprising the same}

본 발명은 렌즈 구동 유닛 및 이를 구비하는 카메라 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동 초점 조절 기능 또는 줌 기능 구현을 위하여, 공간적으로 제한된 구조물에서 정밀 선형 운동을 발생시킬 수 있는 굴곡 진동형 압전 모터(piezoelectric motor)를 이용하는 렌즈 구동 유닛 및 이를 구비하는 카메라 모듈에 관한 것이다.

최근 들어 휴대폰 등과 같은 휴대용 전자기기에 채용되는 카메라 모듈 중 자동 초점 조절(Auto Focusing: AF) 또는 줌 조절 기능을 가진 카메라 모듈이 점차 늘고 있다. 휴대폰 등에 채용되는 카메라 모듈은 그 부피가 매우 작아야 하며, 두께도 얇아야 한다. 왜냐하면, 카메라 모듈이 두꺼워지면, 그에 따라 휴대폰도 두꺼워져야 하기 때문이다.

줌 또는 자동 초점 조절을 위해서는 렌즈를 지지하는 렌즈 배럴을 가이드부를 따라 이동시켜야 한다. 이러한 구동장치로서 스테핑 모터나 압전 모터 등이 이용될 수 있다. 스테핑 모터는 입력 펄스를 스텝 파형으로 고쳐서 스텝 파형으로 구동되며, 스텝으로 움직이는 모터로서 직류전원에 의해 전자회로로 제어 및 운전되며, 짧은 거리의 위치제어에서 빠른 응답성을 보일 수 있다.

하지만, 스테핑 모터는 감속기어, 연결 부위 및 모터 자체의 크기로 적용 부품수가 늘어나 작동 모듈의 크기가 커질 수 있다. 또한, 부품수의 증가로 인하여 제조 가격의 상승될 수 있다.

본 발명은, 새로운 구조의 굴곡 진동형 압전 모터(piezoelectric motor)를 적용함으로써, 공간적으로 제한된 구조물에서 정밀 선형 운동을 발생시킬 수 있는 렌즈 구동 유닛 및 이를 구비하는 카메라 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 렌즈를 지지하는 것으로, 적어도 일부분이 외부로 노출되고 상기 렌즈에 실질적으로 수직한 방향으로 연장되는 가이드 축을 구비하는 렌즈 캐리어; 및 압전 소자의 굽힘 운동에 의하여 중앙부가 상기 가이드 축과 접촉되어 상기 가이드 축을 상기 가이드 축이 연장되는 방향으로 이동시키는 압전 구동부를 구비하는 렌즈 구동 유닛을 제공한다.

상기 압전 구동부가, 각각 상기 가이드 축에 대하여 실질적으로 수직인 방향으로 연장되는 제1 압전 소자와 제2 압전 소자, 상기 제1 압전 소자와 상기 제2 압전 소자 사이에 개재되고, 상기 가이드 축에 대하여 실질적으로 수직인 방향으로 연장되는 탄성 소자, 및 상기 탄성 소자의 중앙부에 위치되고, 상기 가이드 축과 접촉되는 접촉부를 구비할 수 있다.

상기 제1 압전 소자와 상기 제2 압전 소자가 실질적으로 동일한 길이로 연장되고, 상기 탄성 소자가 상기 제1 압전 소자보다 더 길게 연장될 수 있다.

상기 탄성 소자의 양 끝단부를 지지하는 구동부 홀더를 더 구비할 수 있다.

상기 탄성 소자의 굽힘 운동 시에, 상기 탄성 소자의 상기 구동부 홀더에 지 지되는 부분이 상기 구동부 홀더의 상기 탄성 소자를 지지하는 부분에 대하여 미끄럼 접촉할 수 있다.

상기 접촉부를 상기 가이드 축에 탄성 밀착시키도록 상기 구동부 홀더에 설치되는 적어도 하나 이상의 측면 스프링을 구비할 수 있다.

상기 압전 소자의 굽힘 운동에 대하여 복원력을 제공할 수 있도록, 상기 제1 압전 소자 또는 상기 제2 압전 소자 측에 설치되는 하면 스프링을 구비할 수 있다.

상기 렌즈 캐리어의 외면에서 상기 가이드 축과 이격되어 상기 가이드 축이 연장되는 방향으로 상기 렌즈 캐리어를 가이드 하는 볼 베어링을 더 구비할 수 있다.

상기 렌즈 캐리어의 외면에, 상기 가이드 축과 이격되어 상기 가이드 축이 연장되는 방향으로, 상기 볼 베어링을 가이드할 수 있도록 홈이 형성되는 볼 그루브를 더 구비할 수 있다.

상기 볼 그루브가 상기 렌즈 캐리어에 대하여 상기 가이드 축과 대칭되는 위치에 형성될 수 있다.

복수개의 상기 볼 그루브가 상기 가이드 축에 대하여 서로 대칭되는 위치에 형성될 수 있다.

상기 압전 구동부가 상기 압전 소자의 반복 굽힘 운동에 의하여 상기 렌즈 캐리어를 이동시킬 수 있다.

상기 렌즈 캐리어의 외주부로부터 측면으로 연장되는 연장 윙, 및 상기 연장 윙에 하면을 향하여 설치되는 것으로, 외부에 설치되는 센서에 의하여 상기 렌즈 캐리어의 이동이 감지되도록 하는 반사판을 더 구비할 수 있다.

본 발명의 다른 측면은, 상기 렌즈 구동 유닛을 구비하는 카메라 모듈을 제공한다.

상기 모듈 베이스와 결합되어, 그 내부에 상기 렌즈 캐리어 및 상기 압전 구동부를 수납하는 커버; 상기 모듈 베이스의 상기 커버와 결합되는 면의 반대 면에 결합되는 회로 기판; 및 상기 회로 기판의 상기 모듈 베이스와 결합되는 면에 장착되는 촬상 소자를 구비할 수 있다.

상기 렌즈 캐리어의 외주부로부터 측면으로 연장되는 연장 윙, 상기 연장 윙에 하면을 향하여 설치되는 반사판, 및 상기 모듈 베이스에 상기 반사판의 대응되는 위치에 설치되어 상기 렌즈 캐리어의 이동이 감지하는 센서를 더 구비할 수 있다.

본 발명에 따른 렌즈 구동 유닛 및 이를 구비하는 카메라 모듈에 의하면, 새로운 구조의 굴곡 진동형 압전 모터(piezoelectric motor)를 적용함으로써, 공간적으로 제한된 구조물에서 정밀 선형 운동을 발생시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 1에는 본 발명에 따른 바람직한 실시예로서, 렌즈 구동 유닛(100)의 사시도가 개시되어 있다. 도 2에는 도 1의 렌즈 구동 유닛(100)의 분해 사시도가 도시 되어 있다. 도 3에는 도 1의 렌즈 구동 유닛(100)에서 압전 구동부(120)의 사시도가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 렌즈 구동 유닛(100)은 렌즈 캐리어(110); 및 압전 구동부(120)를 구비할 수 있다.

렌즈 캐리어(110)는 내부에 렌즈(111)를 지지하는 것으로, 가이드 축(112)을 구비할 수 있다. 가이드 축(112)은 적어도 일부분이 외부로 노출되고 렌즈(111)에 실질적으로 수직한 방향으로 연장되도록 배치될 수 있다.

가이드 축(112)은 렌즈 캐리어(110)의 외면에 렌즈 캐리어(110)의 길이 방향으로 연장되도록 렌즈 캐리어(110)에 일체형으로 부착 또는 형성될 수 있다.

압전 구동부(120)는 압전 소자(121, 122)의 굽힘 운동에 의하여 중앙부가 가이드 축(112)과 접촉되어 가이드 축(112)을 가이드 축(112)이 연장되는 방향으로 이동시킬 수 있다.

따라서, 압전 구동부(120)의 일 부분이 가이드 축(112)과 접촉되고, 압전 소자들(121, 122)의 반복적인 굽힘 운동에 의하여, 압전 구동부(120)의 일 부분과 가이드 축(112)의 마찰 및 미끄럼 운동의 반복에 의하여, 압전 구동부(120)에 의하여 렌즈 캐리어(110)를 렌즈(111)의 광축 방향으로 이동시킬 수 있게 된다.

본 실시예에서 압전 구동부(120)로 바이모프 타입(bimorph type)의 압전 구동기(piezoelectric actuator)를 이용할 수 있다. 이를 위하여, 압전 구동부(120)는 2장의 압전 세라믹 소자(lead zirconate titanate)와 그 사이에 개재되는 1장의 금속성의 탄성체를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 압전 세라믹 소자의 수축 및 팽창에 의하여 굽힘 운동이 발생하고, 굽힘 운동에 따른 선형 운동과 관성 운동에 의하여 압전 구동부(120)가 렌즈 캐리어(110)를 이동시킬 수 있다.

이를 위하여, 본 실시예에 따른 압전 구동부(120)는 제1 압전 소자(121), 제2 압전 소자(122), 탄성 소자(123), 및 접촉부(124)를 구비할 수 있다.

제1 압전 소자(121)와 제2 압전 소자(122)는 각각 가이드 축(112)에 대하여 실질적으로 수직인 방향으로 연장될 수 있다. 접촉부(124)는 탄성 소자(123)의 중앙부에 위치되고, 가이드 축(112)과 접촉될 수 있다.

탄성 소자(123)는 제1 압전 소자(121)와 제2 압전 소자(122) 사이에 개재되고, 가이드 축(112)에 대하여 실질적으로 수직인 방향으로 연장될 수 있다. 이때, 도면에 도시된 실시예에서는 제1 압전 소자(121)가 탄성 소자(123)의 윗면에 겹쳐져 배치되고, 제2 압전 소자(122)가 탄성 소자(123)의 아래 면에 겹쳐져 배치된다.

또한, 제1 압전 소자(121)와 제2 압전 소자(122)가 실질적으로 동일한 길이로 연장되고, 탄성 소자(123)가 제1 압전 소자(121)와 제2 압전 소자(122)의 사이에 제1 압전 소자(121) 또는 제2 압전 소자(122) 보다 더 길게 연장될 수 있다. 이때, 탄성 소자(123)의 제1 압전 소자(121) 또는 제2 압전 소자(122) 보다 더 길게 연장되어 노출된 부분이 지지될 수 있다.

제1 압전 소자(121), 제2 압전 소자(122), 및 탄성 소자(123)는 실질적으로 동일한 폭을 가질 수 있다. 압전 구동부(120)는 바이모프 타입으로 얇은 띠 모양으로 형성될 수 있으므로, 모듈 베이스(도 10의 200) 내면과 원통형의 렌즈 캐리어(110)의 외측면 사이의 공간에 배치될 수 있다.

즉, 렌즈 캐리어(110)의 구동부로 바이모프 타입(bimorph type)의 압전 구동기(piezoelectric actuator)를 사용함으로써, 통상의 모듈 베이스(도 10의 200) 내부에 렌즈 캐리어(110)가 수납되는 구조에서, 렌즈 캐리어(110) 측면과 모듈 베이스(도 10의 200) 내면과의 사이의 공간에 배치될 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 렌즈 구동 유닛(100)에 의하여, 렌즈 캐리어(110) 측면과 모듈 베이스(도 10의 200) 내면과의 사이의 한정된 공간에 렌즈 캐리어(110)의 구동부를 배치시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 렌즈 구동 유닛(100)에 의하여 구조적으로 뛰어난 공간 활용을 할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 렌즈 구동 유닛(100)은 탄성 소자(123)의 양 끝단부를 지지하는 구동부 홀더(130)를 더 구비할 수 있다. 구동부 홀더(130)가 렌즈 구동 유닛(100)을 지지하는 모듈 베이스(도 10의 200)에 장착되어, 압전 구동부(120)에 의하여 렌즈 캐리어(110)를 지지하고, 렌즈 구동 유닛(100)이 모듈 베이스(도 10의 200)에 대하여 이동되도록 할 수 있다.

즉, 구동부 홀더(130)에 의하여 압전 구동부(120)의 양 끝단부가 지지되고, 전원의 인가에 따라 제1 압전 소자(121) 및 제2 압전 소자(122)가 팽창 또는 수축하게 된다. 그에 따라 압전 구동부(120)가 굽힘 운동에 하게 되고, 굽힘 운동에 의하여 압전 구동부(120)의 중앙부가 가이드 축(112)을 따라 상향으로 또는 하향으로 직선 운동을 하게 된다.

이때, 접촉부(124)는 탄성 소자(123)의 중앙부에 위치되고, 가이드 축(112)과 접촉된다. 따라서, 압전 구동부(120)가 굽힘 운동에 의하여 접촉부(124)가 직선 운동을 하게 되고, 접촉부(124)에 접촉된 가이드 축(112)을 밀어 이동시키게 된다.

이때, 압전 구동부(120)에 의하여 렌즈 캐리어(110)를 탄성 지지할 수 있도록, 렌즈 구동 유닛(100)은 측면 스프링(141) 및 하면 스프링(142)을 구비할 수 있다.

측면 스프링(141)은 접촉부(124)를 가이드 축(112)에 탄성 밀착시키도록 구동부 홀더(130)에 설치될 수 있다. 이때, 압전 구동부(120)에 의하여 렌즈 캐리어(110)를 측면에서 탄성 지지할 수 있도록, 측면 스프링(141)이 모듈 베이스(도 10의 200)의 내면과 구동부 홀더(130) 사이에 설치될 수 있다.

이를 위하여, 구동부 홀더(130)의 측면 스프링(141)이 설치되는 위치에 측면 스프링(141)이 삽입될 수 있는 돌출부인 제1부재(131)가 구비될 수 있다.

하면 스프링(142)은 압전 소자(120)의 굽힘 운동에 대하여 복원력을 제공할 수 있도록, 제1 압전 소자(121) 또는 제2 압전 소자(122) 측에 설치될 수 있다. 도면에 도시된 실시예에서는, 하면 스프링(142)이 제2 압전 소자(122)의 아래에 설치될 수 있다. 이를 위하여, 구동부 홀더(130)의 하면 스프링(142)이 설치되는 위치에 하면 스프링(142)이 삽입될 수 있는 돌출부인 제2부재(132)가 구비될 수 있다.

이때, 하면 스프링(142)은 그 내부에 렌즈 구동 유닛(100)이 설치되는 모듈 베이스(도 10의 200)와 제2 압전 소자(122) 사이에 설치되어, 압전 구동부(120)가 아래로 굽힘 운동을 하는 경우에는 압축되어 위 방향으로 복원력이 작용할 수 있다. 또한, 압전 구동부(120)가 위로 굽힘 운동을 하는 경우에는 인장되어 아래 방향으로 복원력이 작용할 수 있다.

한편, 렌즈 구동 유닛(100)은 렌즈 캐리어(110)의 외면에서 가이드 축(112)과 이격되어 가이드 축(112)이 연장되는 방향으로 렌즈 캐리어(110)를 가이드 하는 볼 베어링(151)을 더 구비할 수 있다. 즉, 렌즈 캐리어(110)가 렌즈(111)의 광축 방향으로 이동될 때, 렌즈 구동 유닛(100)에 가이드 축(112)과 이격되도록 배치되는 볼 베어링(151)에 의하여 렌즈 캐리어(110)가 가이드 될 수 있다.

이때, 볼 베어링(151)은 렌즈 캐리어(110)를 안정적으로 지지하며 렌즈(111)의 수평도를 더욱 안정적으로 유지할 수 있도록 2 이상의 축을 따라 이동될 수 있도록 설치될 수 있다. 또한, 볼 베어링(151)은 이동되는 하나의 축에 대하여 각각 복수개가 서로 소정 간격 이격되어 설치될 수 있다.

또한, 렌즈 캐리어(110)의 외면에는, 가이드 축(112)과 이격되어 가이드 축(112)이 연장되는 방향으로, 볼 베어링(151)을 가이드할 수 있도록 홈이 형성되어 만들어지는 볼 그루브(113)가 구비될 수 있다.

즉, 렌즈 캐리어(110)의 외면에 가이드 축(112)과 이격되어 가이드 축(112)이 연장되는 방향으로 볼 그루브(113)가 형성되고, 모듈 베이스(도 10의 200)에 대하여 렌즈 캐리어(110)가 이동될 때, 볼 그루브(113)를 따라 구르는 볼 베어링(151)에 의하여 렌즈 캐리어(110)가 모듈 베이스(도 10의 200)에 대하여 점 접촉할 수 있다.

이때, 렌즈 캐리어(110)가 모듈 베이스(도 10의 200)에 안정적으로 지지되며 렌즈(111)의 수평도를 더욱 안정적으로 유지할 수 있도록 가이드 축(112)과 이격되어 가이드 축(112)이 연장되는 방향으로 형성되는 볼 그루브(113)가 복수 개 구비 될 수 있다.

또한, 렌즈 캐리어(110)가 모듈 베이스(도 10의 200)에 안정적으로 지지되며 렌즈(111)의 수평도를 더욱 안정적으로 유지할 수 있도록, 볼 그루브(113)가 하나 형성되는 경우에는 가이드 축(112)의 반대면에 렌즈 캐리어(110)에 대하여 가이드 축(112)과 대칭되는 위치에 설치되는 것이 바람직하다.

이때, 볼 그루브(113)가 복수 개 형성되는 경우에는, 복수개의 볼 그루브(113)가 가이드 축(112)에 대하여 서로 대칭되는 위치에 형성되는 것이 바람직하다. 볼 그루브(113)는, 볼 베어링(151)을 효율적으로 안내할 수 있도록, V 단면 형상을 갖는 V 그루브(V groove)가 되는 것이 바람직하다.

볼 베어링(151)은 모듈 베이스(도 10의 200)의 내면에 회전 가능하면서 위치가 고정되도록 설치되는 것이 바람직하다. 이를 위하여, 모듈 베이스(도 10의 200)와 렌즈 캐리어(110) 사이에 별도의 볼 가이드(152)가 구비되고, 볼 가이드(152)에 의하여 볼 베어링(151)이 모듈 베이스(도 10의 200)의 내면에 그 위치가 고정될 수 있다.

이때, 볼 가이드(152)에는 볼 베어링(151)이 삽입될 수 있으며 볼 베어링(151)의 일부가 렌즈 캐리어(110)를 향하는 면에 노출될 수 있도록 하는 삽입 홀이 형성될 수 있다. 또한, 볼 가이드(152)는 볼 그루브(113)가 형성되는 위치에 배치될 수 있다. 따라서, 볼 가이드(152)는 볼 그루브(113)가 형성되는 개수만큼 구비될 수 있다.

한편, 모듈 베이스(도 10의 200)에 대한 렌즈 캐리어(110)의 위치를 검출할 필요가 있다. 이를 위하여, 렌즈 캐리어(110)에는 반사판(115)이 설치되고, 모듈 베이스(도 10의 200)에는 반사판(115)의 위치를 인식할 수 있는 센서가 구비될 수 있다.

이를 위하여, 렌즈 캐리어(110)에는 외주부로부터 측면으로 연장되는 연장 윙(114)이 구비되고, 연장 윙(114)에 하면을 향하여 반사판(115)이 설치될 수 있다. 이때, 반사판(115)은 외부에 설치되는 센서에 의하여 렌즈 캐리어(110)의 이동이 감지되도록 할 수 있다. 센서는 모듈 베이스(200)에 설치될 수 있다. 또한, 센서는 발광부가 수광부가 구비되는 포토 리플렉터(210)가 될 수 있다.

이때, 모듈 베이스(200)에 설치되는 포토 리플렉터(210)의 발광부에서 방출되는 빛이 반사판(115)에 반사되어 수광부로 입력됨으로써, 포토 리플렉터(210)에 대한 반사판(115)의 위치가 인식될 수 있다. 그에 따라, 포토 리플렉터(210)에 의하여, 모듈 베이스(200)에 대한 렌즈 캐리어(110)의 상대 위치를 인식할 수 있다.

특히, 반사판(115)이 수평으로 배치되고, 포토 리플렉터(210)가 반사판(115)의 대응되는 위치에 수평으로 설치됨으로써, 수광부를 통하여 입력되는 빛의 강도에 따라 포토 리플렉터(210)에 대한 반사판(115)의 위치가 인식될 수 있다.

이때, 렌즈 캐리어(110)가 이동되어 반사판(115)이 포토 리플렉터(210)에 대하여 멀어지면, 수광부를 통하여 입력되는 빛의 강도가 약해지고, 반사판(115)이 포토 리플렉터(210)에 대하여 가까워지면, 수광부를 통하여 입력되는 빛의 강도가 강해진다.

본 발명에 따른 렌즈 구동 유닛(100)에서는, 렌즈 캐리어(110)가 측면 스프 링(141)에 의하여 탄성 지지되고, 볼 베어링(151) 및 볼 그루브(113)에 의하여 안내되도록 함으로써, 렌즈 캐리어(110)가 모듈 베이스(도 10의 200)에 안정적으로 지지되며 렌즈(111)의 수평도를 더욱 안정적으로 유지할 수 있다.

즉, 렌즈 캐리어(110)에서 압전 구동부(120)에 의하여 구동되는 부분인 가이드 축(112)과 렌즈 캐리어(110)가 모듈 베이스(도 10의 200)에 지지되는 부분인 볼 그루브(113)가 서로 대칭되어 위치되도록 함으로써, 렌즈 캐리어(110)가 선형 이송 및 정지 시에 모듈 베이스(도 10의 200)의 바닥면에 설치되는 촬상 소자(도 10의 500)와 수평이 되도록 할 수 있다.

도 4에는 도 1의 렌즈 구동 유닛(100)에서 구동부 홀더(130)에 의하여 압전 구동부(120)가 지지되는 것이 도시되어 있다. 도 5에는 렌즈 구동 유닛(100)에서 압전 구동부(120)가 지지되는 구동부 홀더(130)가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 구동부 홀더(130)는 탄성 소자(123)의 양 끝단부를 지지할수 있다. 이때, 탄성 소자(123)의 굽힘 운동 시에, 탄성 소자(123)의 구동부 홀더(130)에 지지되는 부분이 구동부 홀더(130)의 탄성 소자(123)를 지지하는 부분에 대하여 미끄럼 접촉할 수 있다.

즉, 구동부 홀더(130)에 지지되는 탄성 소자(123)의 양 끝단부가 구동부 홀더(130)에 고정되지 아니하도록 함으로써, 굽힘 운동 시에 탄성 소자(123)가 더욱 유연한 굽힘 운동을 하도록 할 수 있다.

이를 위하여, 구동부 홀더(130)의 탄성 소자(123)가 지지되는 부분에 접촉부(133)가 구비될 수 있다. 탄성 소자(123)의 굽힘 운동 시에, 접촉부에 의하여 탄 성 소자(123)의 지지되는 부분이 구동부 홀더(130)의 지지하는 부분과 선접촉 또는 점접촉하면서 미끄럼 접촉할 수 있다.

도 6에는 도 3의 압전 구동부(120)의 구동 원리가 개략적으로 도시되어 있다. 도 7에는 도 1의 렌즈 구동 유닛(100)에서 압전 구동부(120)에 의하여 렌즈 캐리어(110)를 이동시키는 원리가 도시되어 있다. 도 6에는 도 1의 렌즈 구동 유닛(100)에서 압전 구동부(120)에 의하여 렌즈 캐리어(110)를 이동시키기 위하여 압전 구동부(120)에 인가되는 구동 파형이 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 압전 구동부(120)는 두 개의 장축을 가지는 초박형 압전 소자들인 제1 압전 소자(121) 및 제2 압전 소자(122)와, 동일한 폭과 축방향으로 더 긴 한 개의 탄성 소자(123)를 포함하는 바이모프(bimorph) 타입으로 형성될 수 있다. 이때, 제1 압전 소자(121) 및 제2 압전 소자(122)는 각각 탄성 소자(123)의 윗면과 아래 면에 샌드위치 형태로 접착될 수 있다.

제1 압전 소자(121) 및 제2 압전 소자(122)는 각각 단일 PZT(Lead Zirconate Titanate) 또는 다수의 적층형으로 형성될 수 있으며, 다른 실시예로서, 압전 정수가 상대적으로 높은 단결정 PMN-PT(Lead Magnesium Niobate-Lead Titanate)를 포함하여 형성될 수 있다.

렌즈 캐리어(110)에는, 제1 압전 소자(121) 및 제2 압전 소자(122)의 중간에 배치되는 탄성 소자(123)의 높이 방향으로 가이드 축(112)이 부착될 수 있다.

효율적인 구동을 위하여 제1 압전 소자(121) 및 제2 압전 소자(122)가 전기적으로 병렬 연결될 수 있다. 이때, 제1 압전 소자(121) 및 제2 압전 소자(122)가 동일한 유전 방향을 유지하고, 제1 압전 소자(121) 및 제2 압전 소자(122)의 전극으로 전압을 인가하고, 도전성인 금속의 탄성 소자(123)는 그라운드(ground) 연결될 수 있다.

압전 구동부(120)에 병렬로 전압이 인가되면, 전압의 방향과 동일한 유전 방향을 가지는 압전체는 수축하고 역방향을 가지는 압전체는 팽창한다. 이때, 압전 구동부(120)의 양 끝단부가 지지되면 압전 구동부(120)는 굽힘 변형을 일으키고, 중앙축에서 최대 변위를 발생시킬 수 있다. 공진 주파수와 속도 성분이 다른 임의의 파형을 가지는 교류 전압을 인가하면, 중앙축이 가이드 축(112)의 축방향으로 반복 굽힘 운동을 하게 된다.

도 6에 도시된 실시예에서, 제1 압전 소자(121)는 팽창하고, 제2 압전 소자(122)는 수축하게 된다. 이에 따라, 양 끝단부가 지지된 압전 구동부(120)는 제1 압전 소자(121)를 향하는 방향(121a)으로 굽힘 변형을 일으킨다.

이때, 접촉부(124)가 가이드 축(112)의 축방향으로 반복 굽힘 운동을 하게 되고, 접촉부(124)와 가이드 축(112) 사이의 마찰 및 미끄럼 운동이 반복되어, 압전 구동부(120)로부터 직접적으로 힘을 전달받아 인가 파형에 따른 관성에 의해 렌즈 군의 선형 운동이 발생될 수 있다.

도 7에서, 구동 방향(161)이 압전 구동부(120)에 의한 구동 방향이 되고, 운동 방향(162)이 압전 구동부에 의하여 렌즈 캐리어(110)가 이송되는 방향이 된다. 이를 위하여, 압전 구동부(120)에는 도 8에 도시된 바와 같은 구동 파형의 전압이 인가될 수 있다.

구동 파형은 각각의 단위 삼각파에 의하여 구동될 수 있는데, 단위 삼각파는 제1 단계(171)와 제2 단계(172)를 구비할 수 있다. 연속되는 단위 삼각파의 합에 의하여 압전 구동부(120)가 구동될 수 있다. 제1 단계(171)는 선형적으로 증가하는 램프 파형이고, 제2 단계(172)는 직하강하는 파형이다.

제1 단계(171)의 구동에 의하여 접촉부(124)와 가이드 축(112) 사이에는 마찰 운동이 발생하고, 그에 따라 렌즈 캐리어(110)가 일방향으로 이송될 수 있다. 제2 단계(172)에 의하여 접촉부(124)와 가이드 축(112) 사이에 미끄럼 운동이 발생할 수 있다. 각각의 단위 삼각파에 의한 이송이 중첩되어, 렌즈 캐리어(110)가 원하는 만큼 이송될 수 있게 된다.

도 9에는 도 1의 렌즈 구동 유닛(100)을 구비하는 카메라 모듈(10)의 외양에 대한 사시도가 도시되어 있다. 도 10에는 도 1의 렌즈 구동 유닛(100)을 구비하는 카메라 모듈(10)의 내부를 보여주는 분해 사시도가 도시되어 있다. 도 11에는 7의 카메라 모듈(10)에서 커버(300) 내부에 압전 구동부(120)가 설치되는 위치가 개략적으로 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 카메라 모듈(10)은, 도 1의 렌즈 구동 유닛(100); 모듈 베이스(200); 커버(300); 회로 기판(400); 및 촬상 소자(500)를 구비할 수 있다.

모듈 베이스(200)는 내부에 렌즈 캐리어(110)를 적어도 일방향으로 이동 가능하도록 수납할 수 있다. 커버(300)는 모듈 베이스(200)와 결합되며, 그 내부에 렌즈 캐리어(110) 및 압전 구동부(120)를 수납할 수 있다.

회로 기판(400)은 모듈 베이스(200)의 커버(300)와 결합되는 면의 반대 면에 결합될 수 있다. 촬상 소자(500)는 회로 기판(400)의 모듈 베이스(200)와 결합되는 면에 장착될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 카메라 모듈(10)은 촬상 소자(500)의 렌즈(111)를 향하는 면에 직접 부착되어, 입사되는 빛에서 적외선 성분을 차단하는 적외선 차단 필터(600)를 더 구비할 수 있다.

렌즈 캐리어(110)에는 반사판(115)이 설치되고, 모듈 베이스(200)에는 반사판(115)의 위치를 인식할 수 있는 센서가 구비될 수 있다. 이를 위하여, 렌즈 캐리어(110)에는 외주부로부터 측면으로 연장되는 연장 윙(114)이 구비되고, 연장 윙(114)에 하면을 향하여 반사판(115)이 설치될 수 있다.

또한, 모듈 베이스(200)에는 반사판(115)에 대응되는 위치에 설치되어 렌즈 캐리어의 이동이 감지하는 센서가 구비될 수 있다. 이때, 센서는 발광부가 수광부가 구비되는 포토 리플렉터(210)가 될 수 있다.

모듈 베이스(200)에 설치되는 포토 리플렉터(210)의 발광부에서 방출되는 빛이 반사판(115)에 반사되어 수광부로 입력됨으로써, 포토 리플렉터(210)에 대한 반사판(115)의 위치가 인식될 수 있다. 그에 따라, 포토 리플렉터(210)에 의하여, 모듈 베이스(200)에 대한 렌즈 캐리어(110)의 상대 위치를 인식할 수 있다.

특히, 반사판(115)이 수평으로 배치되고, 포토 리플렉터(210)가 반사판(115)의 대응되는 위치에 수평으로 설치됨으로써, 수광부를 통하여 입력되는 빛의 강도에 따라 포토 리플렉터(210)에 대한 반사판(115)의 위치가 인식될 수 있다.

한편, 구동부 홀더(130)에는 제1부재(131) 및 제2부재(132)가 구비될 수 있다. 제1부재(131)는 구동부 홀더(130)의 측면 스프링(141)이 설치되는 위치에 배치되어 측면 스프링(141)이 삽입될 수 있는 돌출부이다. 제2부재(132)는 구동부 홀더(130)의 하면 스프링(142)이 설치되는 위치에 배치되어 하면 스프링(142)이 삽입될 수 있는 돌출부이다.

또한, 모듈 베이스(200)에는 제1 삽입홈(220) 및 제2 삽입홈(230)이 구비될 수 있다. 제1 삽입홈(220)은 모듈 베이스(200)의 측면 스프링(141)이 설치되는 위치에 형성되어 측면 스프링(141)이 삽입될 수 있는 삽입홈이다. 제2 삽입홈(230)은 모듈 베이스(200)의 하면 스프링(142)이 설치되는 위치에 형성되어 하면 스프링(142)이 삽입될 수 있는 삽입홈이다.

이때, 제1 삽입홈(220) 및 제2 삽입홈(230) 각각에는 측면 스프링(141) 및 하면 스프링(142)이 삽입되어 측면 스프링(141) 및 하면 스프링(142)을 지지할 수 있는 돌출부들이 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 카메라 모듈(10)은 렌즈 캐리어(110)의 구동부로 바이모프 타입(bimorph type)의 압전 구동기(piezoelectric actuator)를 사용함으로써, 통상의 모듈 베이스(200) 내부에 렌즈 캐리어(110)가 수납되는 구조에서, 렌즈 캐리어(110) 외측면과 모듈 베이스(200) 내면과의 사이의 공간에 배치될 수 있다.

즉, 압전 구동부(120)가 도 11에서 점선으로 표시되는 위치에 위치되도록 함으로써, 렌즈 캐리어(110) 측면과 모듈 베이스(200) 내면과의 사이의 한정된 공간에 렌즈 캐리어(110)의 구동부를 배치시킬 수 있게 된다. 따라서, 본 발명에 따른 카메라 모듈(10)은 도 1의 렌즈 구동 유닛(100)에 의하여 구조적으로 뛰어난 공간 활용을 할 수 있게 된다.

또한, 렌즈 캐리어(110)가 측면 스프링(141)에 의하여 탄성 지지되고, 볼 베어링(151) 및 볼 그루브(113)에 의하여 안내되도록 함으로써, 렌즈 캐리어(110)가 모듈 베이스(200)에 안정적으로 지지되며 렌즈(111)의 수평도를 더욱 안정적으로 유지할 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 바람직한 실시예로서, 렌즈 구동 유닛을 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 2는 도 1의 렌즈 구동 유닛의 분해 사시도이다.

도 3은 도 1의 렌즈 구동 유닛에서 압전 구동부를 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 4는 도 1의 렌즈 구동 유닛에서 구동부 홀더에 의하여 압전 구동부가 지지되는 것을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 5는 도 1의 렌즈 구동 유닛에서 압전 구동부가 지지되는 구동부 홀더를 도시한 도면이다.

도 6은 도 3의 압전 구동부의 구동 원리를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 7은 도 1의 렌즈 구동 유닛에서 압전 구동부에 의하여 렌즈 캐리어를 이동시키는 원리를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 8은 도 1의 렌즈 구동 유닛에서 압전 구동부에 의하여 렌즈 캐리어를 이동시키기 위하여 압전 구동부에 인가되는 구동 파형을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 9는 도 1의 렌즈 구동 유닛을 구비하는 카메라 모듈의 외양을 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 10은 도 1의 렌즈 구동 유닛을 구비하는 카메라 모듈의 내부를 보여주는 분해 사시도이다.

도 11은 도 9의 카메라 모듈에서 케이스 내부에 압전 구동부가 설치되는 위치를 개략적으로 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 카메라 모듈, 100: 렌즈 구동 유닛,

110: 렌즈 캐리어, 120: 압전 구동부,

130: 구동부 홀더, 200: 모듈 베이스,

300: 커버, 400: 회로기판.

Claims (27)

  1. 렌즈를 지지하는 것으로, 적어도 일부분이 외부로 노출되고 상기 렌즈에 수직한 방향으로 연장되는 가이드 축을 구비하는 렌즈 캐리어; 및
    압전 소자의 굽힘 운동에 의하여 중앙부가 상기 가이드 축과 접촉되어 상기 가이드 축을 상기 가이드 축이 연장되는 방향으로 이동시키는 압전 구동부를 구비하며,
    상기 압전 구동부가,
    각각 상기 가이드 축에 대하여 수직인 방향으로 연장되는 제1 압전 소자와 제2 압전 소자,
    상기 제1 압전 소자와 상기 제2 압전 소자 사이에 개재되고, 상기 가이드 축에 대하여 수직인 방향으로 연장되는 탄성 소자, 및
    상기 탄성 소자의 중앙부에 위치되고, 상기 가이드 축과 접촉되는 접촉부를 구비하는 렌즈 구동 유닛.
  2. 삭제
  3. 청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항에 있어서,
    상기 제1 압전 소자와 상기 제2 압전 소자가 동일한 길이로 연장되고,
    상기 탄성 소자가 상기 제1 압전 소자보다 더 길게 연장되는 렌즈 구동 유닛.
  4. 청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항에 있어서,
    상기 탄성 소자의 양 끝단부를 지지하는 구동부 홀더를 더 구비하는 렌즈 구동 유닛.
  5. 청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제4항에 있어서,
    상기 탄성 소자의 굽힘 운동 시에, 상기 탄성 소자의 상기 구동부 홀더에 지지되는 부분이 상기 구동부 홀더의 상기 탄성 소자를 지지하는 부분에 대하여 미끄럼 접촉하는 렌즈 구동 유닛.
  6. 청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제4항에 있어서,
    상기 접촉부를 상기 가이드 축에 탄성 밀착시키도록 상기 구동부 홀더에 설치되는 적어도 하나 이상의 측면 스프링을 구비하는 렌즈 구동 유닛.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 압전 소자의 굽힘 운동에 대하여 복원력을 제공할 수 있도록, 상기 제1 압전 소자 또는 상기 제2 압전 소자 측에 설치되는 하면 스프링을 구비하는 렌즈 구동 유닛.
  8. 청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항에 있어서,
    상기 렌즈 캐리어의 외면에서 상기 가이드 축과 이격되어 상기 가이드 축이 연장되는 방향으로 상기 렌즈 캐리어를 가이드 하는 볼 베어링을 더 구비하는 렌즈 구동 유닛.
  9. 청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제8항에 있어서,
    상기 렌즈 캐리어의 외면에, 상기 가이드 축과 이격되어 상기 가이드 축이 연장되는 방향으로, 상기 볼 베어링을 가이드할 수 있도록 홈이 형성되는 볼 그루브를 더 구비하는 렌즈 구동 유닛.
  10. 청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제9항에 있어서,
    상기 볼 그루브가 상기 렌즈 캐리어에 대하여 상기 가이드 축과 대칭되는 위치에 형성되는 렌즈 구동 유닛.
  11. 청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제9항에 있어서,
    복수개의 상기 볼 그루브가 상기 가이드 축에 대하여 서로 대칭되는 위치에 형성되는 렌즈 구동 유닛.
  12. 청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항에 있어서,
  13. 청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항에 있어서,
    상기 렌즈 캐리어의 외주부로부터 측면으로 연장되는 연장 윙, 및
    상기 연장 윙에 하면을 향하여 설치되는 것으로, 외부에 설치되는 센서에 의하여 상기 렌즈 캐리어의 이동이 감지되도록 하는 반사판을 더 구비하는 렌즈 구동 유닛.
  14. 렌즈를 지지하는 것으로, 적어도 일부분이 외부로 노출되고 상기 렌즈에 수직한 방향으로 연장되는 가이드 축을 구비하는 렌즈 캐리어;
    압전 소자의 굽힘 운동에 의하여 중앙부가 상기 가이드 축과 접촉되어 상기 가이드 축을 상기 가이드 축이 연장되는 방향으로 이동시키는 압전 구동부; 및
    내부에 상기 렌즈 캐리어를 적어도 일방향으로 이동 가능하도록 수납하는 모듈 베이스;를 구비하며,
    상기 압전 구동부가,
    각각 상기 가이드 축에 대하여 수직인 방향으로 연장되는 제1 압전 소자와 제2 압전 소자,
    상기 제1 압전 소자와 상기 제2 압전 소자 사이에 개재되고, 상기 가이드 축에 대하여 수직인 방향으로 연장되는 탄성 소자, 및
    상기 탄성 소자의 중앙부에 위치되고, 상기 가이드 축과 접촉되는 접촉부를 구비하는 카메라 모듈.
  15. 삭제
  16. 청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제14항에 있어서,
    상기 탄성 소자의 양 끝단부를 지지하는 것으로 상기 모듈 베이스에 설치되는 구동부 홀더를 더 구비하는 카메라 모듈.
  17. 청구항 17은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제16항에 있어서,
    상기 탄성 소자의 굽힘 운동 시에, 상기 탄성 소자의 상기 구동부 홀더에 지지되는 부분이 상기 구동부 홀더의 상기 탄성 소자를 지지하는 부분에 대하여 미끄럼 접촉하는 카메라 모듈.
  18. 청구항 18은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제16항에 있어서,
    상기 접촉부를 상기 가이드 축에 탄성 밀착시키도록 상기 모듈 베이스와 상기 구동부 홀더 사이에 설치되는 적어도 하나 이상의 측면 스프링을 구비하는 카메라 모듈.
  19. 청구항 19은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제18항에 있어서,
  20. 청구항 20은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제18항에 있어서,
    상기 렌즈 캐리어와 상기 모듈 베이스의 사이에서, 상기 가이드 축과 이격되어 상기 가이드 축이 연장되는 방향으로 상기 렌즈 캐리어를 가이드 하는 볼 베어링을 더 구비하는 카메라 모듈.
  21. 청구항 21은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제20항에 있어서,
    상기 렌즈 캐리어의 외면에, 상기 가이드 축과 이격되어 상기 가이드 축이 연장되는 방향으로, 상기 볼 베어링을 가이드할 수 있도록 홈이 형성되는 볼 그루브를 더 구비하는 카메라 모듈.
  22. 청구항 22은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제21항에 있어서,
    상기 볼 그루브가 상기 렌즈 캐리어에 대하여 상기 가이드 축과 대칭되는 위치에 형성되는 카메라 모듈.
  23. 청구항 23은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제22항에 있어서,
    복수개의 상기 볼 그루브가 상기 가이드 축에 대하여 서로 대칭되는 위치에 형성되는 카메라 모듈.
  24. 청구항 24은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제21항에 있어서,
    상기 볼 베어링의 상기 모듈 베이스에 대한 상대 위치를 고정하도록 상기 모듈 베이스에 설치되는 볼 가이드를 더 구비하는 카메라 모듈.
  25. 청구항 25은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제14항에 있어서,
    상기 압전 구동부가 상기 압전 소자의 반복 굽힘 운동에 의하여 상기 렌즈 캐리어를 이동시키는 카메라 모듈.
  26. 청구항 26은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제14항에 있어서,
    상기 모듈 베이스와 결합되어, 그 내부에 상기 렌즈 캐리어 및 상기 압전 구동부를 수납하는 커버;
    상기 모듈 베이스의 상기 커버와 결합되는 면의 반대 면에 결합되는 회로 기판; 및
    상기 회로 기판의 상기 모듈 베이스와 결합되는 면에 장착되는 촬상 소자를 구비하는 카메라 모듈.
  27. 청구항 27은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제14항에 있어서,
    상기 렌즈 캐리어의 외주부로부터 측면으로 연장되는 연장 윙,
    상기 모듈 베이스에 상기 반사판에 대응되는 위치에 설치되어 상기 렌즈 캐리어의 이동이 감지하는 센서를 더 구비하는 카메라 모듈.
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