KR101371836B1 - 보이스코일 모터를 구비한 카메라 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 카메라 하우징, 외주면으로 나선부를 구비하며, 피사체의 광이미지를 입사 받을 수 있도록 상기 카메라 하우징 내부에 삽입설치되는 렌즈부, 상기 렌즈부의 나선부에 대응하는 나선부를 내주면에 구비하여 나사 체결되는 경통, 상기 렌즈부에 입사되는 광이미지에 포함된 적외선을 차단하는 IR필터, 상기 IR필터를 통해 적외선 차단된 광이미지를 결상하여 전기적인 신호로 변환시키는 이미지 센서 및 상기 경통의 외주면에 곡률반경을 갖도록 설치되는 코일과 상기 코일의 대향면 카메라 하우징에 설치되는 곡률반경을 갖는 자석을 포함하고, 상기 렌즈부를 광축 방향으로 이동시키는 보이스코일 모터를 포함한다. 본 발명은 곡률반경을 갖도록 설계된 코일과 자석을 적용한 보이스코일 모터를 채택함으로 불필요하게 사용되는 공간을 줄이고, 구동력을 발생시키는 전자기 영역을 증가시켜 렌즈의 사이즈 대비 구동력을 향상시키는 효과를 제공한다.

카메라 모듈, 보이스코일 모터, 오토 포커스(AF:AUTO FOCUS)

Description

보이스코일 모터를 구비한 카메라 모듈 {Camera module with voice coil motor}

도 1은 종래 기술에 따른 카메라 모듈의 내부 결합구조를 도시한 측단면도이다.

도 2는 종래 기술에 따른 카메라 모듈의 내부 결합구조를 도시한 평단면도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈의 내부 결합구조를 도시한 측단면도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈의 내부 결합구조를 도시한 평단면도이다.

*도면중 주요부분에 관한 부호의 설명*

100 - 카메라 모듈 110 - 카메라 하우징

120 - 렌즈부 121 - 나선부

130 - 경통 131 - 나선부

140 - 보이스코일 모터 141 - 코일

142 - 자석 150 - 이미지 센서

160 - IR 필터

본 발명은 카메라 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 카메라 모듈의 오토 포커스(AF:AUTO FOCUS)와 줌(ZOOM)기능을 위한 보이스코일 모터의 형상을 변경하여 구동력을 향상시킨 카메라 모듈에 관한 것이다.

일반적으로 모바일용 카메라 모듈이 적용되는 모바일용 카메라 제품군은 복합화, 다기능화, 소형화됨에 따라 모바일용 카메라 모듈 또한 점점 더 소형화, 경량화되고 있으며 고해상도의 이미지 센서(CCD,CMOS)가 제품화되고 있는 추세에서 이에 대응하는 렌즈의 초소형화 및 고정밀화 경향으로 인해 카메라 모듈의 렌즈 어셈블리 또한 소형화되고 있다. 이러한 소형화되는 카메라 모듈의 광학계에서 대상 물체의 배율을 변화시키는 줌기능과 정해진 물체를 선명하게 보기 위한 오토포커싱기능이 필요로 한다. 이 때문에 기존의 방식은 그 줌과 포커싱 기능을 구현하기 위해 매뉴얼, 스텝 모터, 피에조(piezo), 보이스코일 모터(VCM:Voice Coil Motor) 등 별도의 구동원을 줌과 포커싱 기능을 위해 필요로 했다.

이하, 종래의 카메라 모듈을 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 기술에 따른 카메라 모듈의 내부 결합구조를 도시한 측단면도이 며, 도 2는 종래 기술에 따른 카메라 모듈의 내부 결합구조를 도시한 평단면도이다.

도 1 내지 도 2의 도시와 같이 카메라 모듈(10)은 카메라 하우징(11), 렌즈부(12), 경통(13), IR필터(14), 이미지 센서(15) 및 보이스코일 모터(16)로 구성되어 피사체의 광이미지를 렌즈부(12)가 수광받아 IR필터(14)로 전달하고, 수광된 광이미지에서 적외선을 차단한 후 이미지 센서(15)로 조사하게 되며, 이미지 센서(15)는 광이미지를 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 구조로 이루어져 있다.

이때, 렌즈부(12)는 이미지 센서(15)와의 거리 조절을 통해 초점을 맞추어 가장 선명한 이미지를 얻을 수 있도록 보이스코일 모터(16)로 오토포커싱(AF:AUTO FOCUS) 작업을 수행할 수 있도록 구성되어 있다.

그러나, 종래의 보이스코일 모터는 도 2의 도시와 같이 구동력을 발생시키는 코일(16a)과 자석(16b)이 평평한 판 형상으로 원형의 렌즈부(12) 둘레에 위치하게 되어 공간상의 손실이 발생하며, 구동력을 발생시키는 전자기 영역이 작아서 보이스코일 모터(16)의 사이즈 대비 큰 구동력을 발생시킬 수 없는 문제점이 있게 된다.

따라서, 본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 사이즈 대비 큰 구동력을 발생시킬 수 있는 보이스코일 모터가 적용된 카메라 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 공간상의 효율이 향상된 보이스코일 모터가 적용된 카메라 모듈을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 카메라 하우징, 외주면으로 나선부를 구비하며, 피사체의 광이미지를 입사 받을 수 있도록 상기 카메라 하우징 내부에 삽입설치되는 렌즈부, 상기 렌즈부의 나선부에 대응하는 나선부를 내주면에 구비하여 나사 체결되는 경통, 상기 렌즈부에 입사되는 광이미지에 포함된 적외선을 차단하는 IR필터, 상기 IR필터를 통해 적외선 차단된 광이미지를 결상하여 전기적인 신호로 변환시키는 이미지 센서 및 상기 경통의 외주면에 곡률반경을 갖도록 설치되는 코일과 상기 코일의 대향면 카메라 하우징에 설치되는 곡률반경을 갖는 자석을 포함하고, 상기 렌즈부를 광축 방향으로 이동시키는 보이스코일 모터를 포함한다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈의 내부 결합구조를 도시한 측단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈의 내부 결합구조를 도시한 평단면도이다.

도 3 내지 도 4의 도시와 같이 본 발명에 따른 카메라 모듈(100)은 크게 카메라 하우징(110), 렌즈부(120), 경통(130), 보이스코일 모터(140), 이미지센서(150) 및 IR필터(160)로 구분 형성된다.

카메라 하우징(110)의 내부에는 렌즈부(120), 경통(130), 보이스코일 모터(140) , 이미지 센서(150) 및 IR필터(160)를 장착하기 위한 공간부가 각각 형성된다.

렌즈부(120)는 빛을 모으거나 발산시켜 광학적 상을 맺게 하는 물체로서, 볼록렌즈(미도시)와 오목렌즈(미도시)가 조합되어 카메라 하우징(110)의 내부에 삽입 장착되도록 한다. 또한, 렌즈부(120)의 외주면에는 나선부(121)가 형성된다. 이때, 카메라 하우징(110)은 렌즈부(120)와 이미지 센서(150) 간의 광학전장(빛이 제일 먼저 유입되는 렌즈부(120) 중심에서 이미지 센서(150)의 면까지의 거리로 초점이 맞았을 때의 거리임)이 알맞게 유지되도록 설계되는 것이 바람직하다.

경통(130)은 렌즈부(120)의 나선부(121)에 대응되게 내주면으로 나선부(131)를 구비하며 렌즈부(120)와 나사 결합하게 된다. 이때, 경통(130)과 렌즈부(120)의 나사결합은 렌즈부(120)와 이미지 센서(150) 간의 광학전장을 맞추는데 사용도 가능하다.

보이스코일 모터(140)는, 코일(141), 자석(142)으로 구분되며, 코일(141)은 경통(130)의 외주면에 대칭되게 설치되고, 경통(130)의 외주면과 같거나 유사한 곡률반경을 갖는 형태로 형성되며, 자석(142)은 코일(141)의 대향면인 카메라 하우징(110) 내측으로 대칭되게 부착되고, 코일(141)과 대응하는 곡률반경을 갖는 형태 로 형성된다. 이때, 코일(141)과 자석(142)을 곡률반경을 갖도록 형성함으로 공간상 손실이 없으며 전자기 영역이 넓어서 사이즈 대비 큰 구동력을 얻게 된다.

보이스코일 모터(140)는 경통(130) 주변에 감은 코일(141)에 전류가 흐르면 자석(142)의 자기장내에서 코일(141)은 힘을 받으며, 이를 전자기력이라 한다. 즉 자기장과 전류가 만드는 자기장이 서로 반발하거나, 인력에 의해 힘을 받아 코일(141)이 설치된 경통(130) 부분은 광축방향으로 운동을 하게 된다.

이러한, 코일(141)과 자석(142)을 이용해 광축 방향으로 운동이 가능한 보이스코일 모터(140)는 이미 종래에 많이 사용되고 있는 것이므로, 이에 대한 내부 구조 및 동작에 관한 상세한 설명은 생략한다.

여기서, 경통(130)이 광축 방향으로 운동을 함으로써 오토포커스(AF:Auto Focus), 줌(ZOOM)이 가능해진다. 즉, 피사체를 보다 선명하게 촬상하기 위해서는, 후술될 이미지 센서(150)에 맺히는 피사체 광학상의 초점이 맞아야 한다. 이를 위해, 이미지 센서(150)는 피사체 광학상의 초점을 맞추기 위한 렌즈부(120)가 광축 방향으로 운동을 하여 초점거리를 맞추어야 하는데 이때 보이스코일 모터(140)를 이용한다. 카메라 모듈(100)은 이 렌즈부(120)의 위치를 자동으로 조절하여 피사체 광학상의 초점을 자동으로 맞추는 기능을 제공한다. 구체적으로, 오토포커스는 촬상된 영상의 콘트라스트(contrast)를 데이터화하여 AF데이터를 생성하고, AF데이터가 가장 큰 위치에 렌즈부(120)를 위치시킴으로서, 초점을 맞추는 기능이다. 초점이 맞으면 피사체의 형태가 선명하여 명암구분이 명확하기 때문에, AF데이터가 커짐을 이용한 것이다. 또한, 보이스코일 모터(140)를 이용하여 피사체의 상의 맺히 는 크기를 조정하는 줌기능 또한 가능해진다.

이미지 센서(150)는 다수의 화소로 구성된 화소영역(미도시)과, 화소영역의 입출력 단자인 다수의 전극(미도시)으로 구성된다. 이때, 다수의 전극은 각각 와이어 본딩(Wire bonding)장비를 이용하여 인쇄회로기판(미도시)의 전극과 전기적으로 연결된다. 이때, 이미지 센서(150)는 CCD, CMOS 센서 등이 사용된다.

즉, 통상 이미지 촬상소자인 이미지 센서(150)는 인간의 눈과 달리 근적외선 파장 및 적외선 영역 파장대의 감지가 가능하기 때문에 촬상시 화면색조가 적조의 경향을 가지므로 이 파장대 영역을 차단하기 위하여 IR필터(160;IR Cut Off Filter)를 렌즈부(120)와 이미지 센서(150) 사이에 설치하고 있으며, 이러한 IR필터(160)에 의해 렌즈부(120)를 통하여 모여진 광이미지는 적외선이 차단된 상태로 이미지 센서(150)에 결상된다.

또한, IR필터(160)를 별도로 구성하지 않고 렌즈부의 렌즈면을 코팅 처리하여 적외선의 차단을 가능하게 할 수도 있음은 물론이다.

따라서, 카메라 하우징(110) 내측으로 나사 체결된 렌즈부(120)와 경통(130)이 장착되며, 상기 경통(130)의 외주면에 코일(141)이 설치되고, 상기 코일(141)의 대향면인 카메라 하우징(110)의 일측으로 자석(142)이 설치됨에 경통(130)이 렌즈부(120) 광축 방향으로 운동을 함으로 피사체의 상이 이미지 센서(150)에 선명하게 맺힌다. 또한, 줌기능도 가능하다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허 청구범위에 의하 여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 카메라 모듈은, 곡률반경을 갖도록 설계된 코일과 자석을 적용한 보이스코일 모터를 채택함으로 불필요하게 사용되는 공간을 줄이고, 구동력을 발생시키는 전자기 영역을 증가시켜 렌즈의 사이즈 대비 구동력을 향상시키는 효과를 제공한다.

Claims (1)

1. 카메라 하우징;

   외주면으로 나선부를 구비하며, 피사체의 광이미지를 입사 받을 수 있도록 상기 카메라 하우징 내부에 삽입설치되는 렌즈부;

   상기 렌즈부의 나선부에 대응하는 나선부를 내주면에 구비하여 나사 체결되는 경통;

   상기 렌즈부에 입사되는 광이미지에 포함된 적외선을 차단하는 IR필터;

   상기 IR필터를 통해 적외선 차단된 광이미지를 결상하여 전기적인 신호로 변환시키는 이미지 센서 및;

   곡률반경을 갖도록 형성되어 상기 경통의 외주면 양측에 대칭되게 설치되는 제1 및 제2 코일과 상기 제1 및 제2 코일의 대향면 카메라 하우징 내측에 설치되는 곡률반경을 갖는 제1 및 제2 자석을 포함하고, 상기 렌즈부를 광축 방향으로 이동시키는 보이스코일 모터;

   를 포함하는 카메라 모듈.

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