KR101406016B1 - 소형 카메라 모듈 - Google Patents

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KR101406016B1
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Abstract

본 발명은 소형 카메라 모듈로써, 휴대단말기 등에 장착되는 소형 카메라에서 렌즈가 내장된 블레이드가 광축 방향으로 이동하여 자동으로 초점이 조절되는 소형 카메라 모듈에 관한 것이다.
본 발명의 소형 카메라 모듈은, 가이드부가 돌출 형성된 하우징; 렌즈가 구비되고, 상기 가이드부가 결합되는 걸림구가 형성되어 상기 하우징의 내부에서 상기 가이드부를 따라 이동하는 블레이드; 상기 하우징 및 블레이드에 장착되어 상기 블레이드를 이동시키는 구동력이 발생되는 구동부; 를 포함하여 이루어지되, 상기 블레이드에는 마그네트가 장착되는 장착부가 형성되고, 상기 장착부와 마주하는 방향인 상기 하우징의 일측에는 자성체가 장착되며, 상기 가이드부, 자성체 및 마그네트는 일직선을 이루도록 배치되고, 상기 블레이드는, 상기 자성체와 마그네트 사이에서 발생하는 인력에 의해 상기 하우징의 일측 방향으로 당겨지고, 상기 가이드부에 의해 반대방향으로 걸려 지지되는 것을 특징으로 한다.

Description

소형 카메라 모듈{Compact camera module}
본 발명은 소형 카메라 모듈로써, 휴대단말기 등에 장착되는 소형 카메라에서 렌즈가 내장된 블레이드가 광축 방향으로 이동하여 자동으로 초점이 조절되는 소형 카메라 모듈에 관한 것이다.
일반적으로 디지털 카메라 또는 카메라 모듈이 구비되는 이동통신 단말기의 제작 기술의 발달에 따라 소형, 경량화된 카메라 모듈이 제공되고 있다.
또한, 최근 모바일용 카메라 모듈 패키지는 고화소 및 고기능화됨에 따라, 일반 고사양의 디지털 카메라와 유사한 성능을 갖출 정도로 급격한 기술개발이 진행되고 있고, 특히 오토 포커싱(Auto focusing) 기술을 모바일용 크기에 구현하려는 시도가 다각적으로 진행된다.
이러한 오토 포커싱 기술을 구현할 수 있는 카메라 모듈에는, 크게 로렌츠 힘(Lorentz force)을 이용하는 보이스 코일 모듈(Voice coil module, VCM)과 피에조 압전 효과를 이용하는 피에조 모듈이 있다.
종래 소형 카메라 모듈은, 공개특허공보 제10-2011-0008729호, 공개특허공보 제10-2010-0109831호 등에 게재되어 있다.
도 1은 종래의 소형 카메라 모듈의 분해사시도이고, 도 2는 종래의 소형 카메라 모듈의 단면구조도이며, 도 3은 종래의 소형 카메라 모듈의 평면도이다(공개특허공보 제10-2010-0109831호 참조).
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 종래의 VCM을 이용한 소형 카메라 모듈은, 블레이드(110), 제1마그넷(121), 제2마그넷(122), 제3마그넷(123), 스테이터어셈블리(130), 가이드부재(140), 하우징(180) 및 커버(190)를 포함하여 이루어진다.
블레이드(110)는 내부에 렌즈가 장착되고, 상기 스테이터어셈블리(130)는 코일(131)과 요크(133)를 포함하여 이루어진다.
상기 스테이터어셈블리(130)를 구성하는 상기 코일(131)에 전류가 인가되어 발생되는 로렌츠의 힘에 의해 상기 제1마그넷(121)이 장착된 상기 블레이드(110)는 광축방향인 상하방향으로 이동하게 된다.
그리고 상기 블레이드(110)를 상하방향으로 구동시키는 상기 제1마그넷(121)과 스테이터어셈블리(130)는 각각 1개로 구성되고, 그 양측에는 상기 가이드부재(140)가 배치되어 있다.
그러나 종래의 소형 카메라 모듈 구조의 경우에는, 블레이드(110)의 좌우 균형을 유지하기 위하여 둘 이상의 가이드부재(140)를 구비하고 있다.
블레이드(110)와 가이드부재(140)의 일 축 접촉시 블레이드(110)의 좌우 균형을 유지하기 어렵기 때문에 종래의 소형 카메라 모듈은 둘 이상의 가이드부재(140)를 구비하여 블레이드(110)에 접촉하는 지지축이 둘 이상이 된다.
하지만 지지축이 증가하면 블레이드(110)가 상하 이동할 때 마찰면이 증가하게 되고, 각각의 마찰면에서 발생하는 마찰력에 차이가 있거나 하우징(180) 및 가이드부재(140)의 형상적 공차가 존재할 경우, 블레이드(110)의 틸팅(tilting)이 심화되고 블레이드(110)의 상하 이동이 원활하게 이루어지지 못하여 카메라의 초점 조절 성능이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 블레이드와 가이드부의 일 축 접촉에 의해 블레이드가 이동할 때 발생할 수 있는 틸팅(tilting)을 최소화고, 블레이드의 원활한 이동이 가능한 소형 카메라 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 소형 카메라 모듈은, 가이드부가 돌출 형성된 하우징; 렌즈가 구비되고, 상기 가이드부가 결합되는 걸림구가 형성되어 상기 하우징의 내부에서 상기 가이드부를 따라 이동하는 블레이드; 상기 하우징 및 블레이드에 장착되어 상기 블레이드를 이동시키는 구동력이 발생되는 구동부; 를 포함하여 이루어지되, 상기 블레이드에는 마그네트가 장착되는 장착부가 형성되고, 상기 장착부와 마주하는 방향인 상기 하우징의 일측에는 자성체가 장착되며, 상기 가이드부, 자성체 및 마그네트는 일직선을 이루도록 배치되고, 상기 블레이드는, 상기 자성체와 마그네트 사이에서 발생하는 인력에 의해 상기 하우징의 일측 방향으로 당겨지고, 상기 가이드부에 의해 반대방향으로 걸려 지지된다.
상기 걸림구와 장착부는 상기 렌즈를 기준으로 서로 반대방향에 형성되어 있다.
상기 가이드부는 상기 렌즈의 광축과 평행하도록 상방향으로 돌출 형성되고, 상기 걸림구는 상하방향으로 관통 형성되어 상기 가이드부가 삽입된다.
상기 하우징은, 상기 가이드부가 돌출 형성된 베이스; 상기 베이스의 상부에 결합되어 상기 블레이드를 덮는 커버; 로 이루어지되, 상기 가이드부는, 상기 베이스에서 돌출 형성되고, 상기 구동부가 배치되어 있는 일측 방향의 반대방향인 타측 방향으로 개방된 가이드홈이 형성되어 있는 돌출부와, 상기 가이드홈에 삽입되어 상기 돌출부와 블레이드 사이에 배치되고, 상기 블레이드와 접촉하여 상기 블레이드를 타측 방향으로 지지하는 가이드볼로 이루어진다.
상기 마그네트의 좌우 길이는 상기 자성체의 좌우 길이보다 길거나 같다.
상기 하우징은 다각형 형상으로 이루어지고, 상기 구동부는, 상기 마그네트와 자성체 및 전류가 인가되면 상기 마그네트에서 발생하는 자기장과의 전자기적 상호작용에 의해 구동력을 발생시키는 코일을 포함하여 이루어지되, 상기 코일 및 자성체는 상기 하우징의 일측 모서리부 내측에 장착되고, 상기 마그네트는 상기 장착부에 장착되어 상기 자성체 및 코일에 인접하게 배치되며, 상기 가이드부 및 걸림구는 상기 마그네트가 배치되는 상기 하우징의 일측 모서리부의 반대편에 형성된 타측 모서리부 내측에 배치된다.
상기 하우징에 장착되어 상기 블레이드의 위치를 감지하는 홀센서(Hall sensor)를 더 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따른 소형 카메라 모듈은 다음과 같은 효과가 있다.
블레이드와 가이드부의 일 축 접촉에 의해 블레이드를 흔들림 없이 균형있게 지지하면서 블레이드가 이동할 때 발생할 수 있는 틸팅을 최소화하고, 블레이드를 원활히 이동시켜 카메라의 초점 조절 성능을 향상시킬 수 있다.
마그네트의 좌우 길이는 자성체의 좌우 길이보다 길거나 같게 형성됨으로써, 마그네트의 자력이 중심부에 배치되어 있는 자성체에 작용하여 마그네트와 자성체 사이에 발생하는 인력의 중심을 안정적으로 유지하기 용이하고 인력에 의한 블레이드의 좌우 흔들림을 최소화할 수 있다.
마그네트에서 발생하는 자기장 분포의 변화를 감지하여 블레이드의 위치를 감지하는 홀센서를 포함하여 이루어짐으로써, 블레이드의 위치를 정밀하게 조절할 수 있다.
도 1은 종래의 소형 카메라 모듈의 분해사시도,
도 2는 종래의 소형 카메라 모듈의 단면구조도,
도 3은 종래의 소형 카메라 모듈의 평면도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 소형 카메라 모듈의 사시도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 소형 카메라 모듈의 일방향 분해사시도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 소형 카메라 모듈의 타방향 분해사시도,
도 7은 도 4의 A-A선을 취하여 본 단면도,
도 8은 도 4의 B-B선을 취하여 본 단면도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 소형 카메라 모듈의 사시도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 소형 카메라 모듈의 일방향 분해사시도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 소형 카메라 모듈의 타방향 분해사시도이며, 도 7은 도 4의 A-A선을 취하여 본 단면도이고, 도 8은 도 4의 B-B선을 취하여 본 단면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 소형 카메라 모듈은 도 4 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 하우징(10), 블레이드(20), 구동부(30) 및 홀센서(40)로 이루어진다.
하우징(10)은 다각형 형상으로 형성되고 가이드부(12)가 돌출 형성된다.
구체적으로 도 4에 도시된 바와 같이 상기 하우징(10)은 평면 형상이 사각형이며, 베이스(11)와 상기 베이스(11)에 결합되는 커버(16)로 이루어진다.
상기 베이스(11)에는 이미지센서(미도시)가 구비되며, 상기 가이드부(12)가 돌출 형성된다.
상기 가이드부(12)는 블레이드(20)에 구비되어 있는 렌즈(L)의 광축과 평행하도록 상방향으로 돌출 형성되고, 상기 블레이드(20)가 결합된다.
이러한 가이드부(12)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 돌출부(13)와 가이드볼(15)로 구성된다.
상기 돌출부(13)는 상기 베이스(11)에서 상방향으로 돌출 형성되고, 구동부(30)가 배치되는 일측 방향의 반대방향으로 개방되는 가이드홈(14)이 형성된다.
즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 가이드홈(14)은 상기 하우징(10)에서 상기 구동부(30)가 배치되는 일측 방향의 반대방향인 타측 방향으로 개방되고 상기 돌출부(13)에 상하로 길게 형성된다.
상기 가이드볼(15)은 다수개로 이루어져 상기 가이드홈(14)에 상하로 삽입되고, 상기 돌출부(13)와 블레이드(20) 사이에 배치된다.
이러한 가이드볼(15)은 블레이드(20)와 접촉하여 상기 블레이드(20)를 타측 방향으로 지지하고, 상기 블레이드(20)가 상하 이동할 때 발생하는 마찰을 감소시킨다.
더욱 자세한 설명은 후술하도록 한다.
상기 커버(16)는 상기 베이스(11)의 상부에 결합되어 상기 블레이드(20)를 덮는다.
이러한 커버(16)는 피사체의 빛이 통과하도록 렌즈에 대응되는 상부가 관통 형성되고, 상기 커버(16)를 관통하여 렌즈를 통과한 빛은 이미지센서에 감지된다.
블레이드(20)에는 렌즈(L)가 구비되고, 상기 가이드부(12)가 결합되는 걸림구(21)가 형성되어 하우징(10)의 내부에서 상기 가이드부(12)를 따라 이동한다.
상기 렌즈(L)는 도면에 실제로 도시되어 있지는 않지만 상기 블레이드(20)에서 표시된 부분에 결합된다.
구체적으로 도 8에 도시된 바와 같이 상기 걸림구(21)는 상하방향으로 관통 형성되어 상기 가이드부(12)가 삽입된다.
그리고 상기 걸림구(21)는 도 7에 도시된 바와 같이 이등변 삼각형 형상으로 형성되고, 상기 렌즈가 결합된 방향에 인접한 선분의 대각(C)을 형성하는 모서리가 타측 방향을 향하도록 형성되며, 상기 대각 부분(C)이 상기 가이드볼(15)과 접한다.
상기 걸림구(21)의 형상은 도면에 도시되어 있는 형상에 한정되지는 않으며, 상기 블레이드(20)가 원활히 이동할 수 있는 다양한 형상으로 이루어질 수 있다.
그리고 상기 블레이드(20)에는 마그네트(32)가 장착되는 장착부(22)가 형성된다.
상기 걸림구(21)와 장착부(22)는 상기 렌즈를 기준으로 서로 반대방향에 형성되어, 상기 장착부(22)는 구동부(30)가 배치되는 하우징(10)의 일측에 배치되고, 상기 걸림구(21)는 상기 하우징(10)의 타측에 배치된다.
구동부(30)는 자성체(31), 마그네트(32) 및 코일(33)을 포함하여 이루어지며, 상기 블레이드(20)를 이동시키는 구동력이 발생된다.
상기 자성체(31)는 도 7에 도시된 바와 같이 하우징(10)의 일측 모서리부 내측에 장착된다.
상기 마그네트(32)는 상기 블레이드(20)에 형성된 장착부(22)에 장착되어 상기 자성체(31)와 인접하게 배치된다.
상기 코일(33)은 상기 자성체(31)와 마그네트(32) 사이에 배치되어 전류가 인가되면 상기 마그네트(32)에서 발생하는 자기장과의 전자기적 상호작용에 의해 상기 블레이드(20)를 상하 이동시키는 구동력을 발생시킨다.
구체적으로 상기 자성체(31)와 코일(33) 사이에는 상기 하우징(10)의 내측에 장착되는 회로기판(34)(FPCB)이 배치되고, 상기 회로기판(34)에 상기 코일(33)이 장착된다.
그리고 가이드부(12) 및 걸림구(21)는 상기 마그네트(32)가 배치되는 상기 하우징(10)의 일측 모서리부의 반대편에 형성된 타측 모서리부 내측에 배치되며, 상기 가이드부(12), 자성체(31) 및 마그네트(32)는 일직선을 이루도록 배치된다.
상기 마그네트(32)와 자성체(31) 사이에는 인력이 발생하여 상기 마그네트(32)가 장착되어 있는 상기 블레이드(20)가 상기 자성체(31) 방향 즉, 상기 하우징(10)의 일측 방향으로 당겨진다.
이때, 상기 블레이드(20)는 상기 가이드부(12)에 걸려 반대방향인 타측 방향으로 지지된다.
한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 마그네트(32)의 좌우 길이는 상기 자성체(31)의 좌우 길이보다 길게 형성된다.
상기 마그네트(32)의 좌우 길이가 상기 자성체(31)의 좌우 길이보다 작을 경우, 상기 마그네트(32)의 자력에 영향을 받는 자성체(31) 부분이 상기 마그네트(32)의 좌우로 더 존재하기 때문에 상기 마그네트(32)가 좌우로 흔들려 상기 마그네트(32)와 자성체(31) 사이에 발생하는 인력의 중심이 틀어질 수 있다.
이에 반해 상기 마그네트(32)의 좌우 길이가 상기 자성체(31)의 좌우 길이보다 클 경우, 상기 자성체(31)의 좌우로 더 돌출되는 상기 마그네트(32)의 양측 외곽부분의 자력이 중심부에 배치되어 있는 상기 자성체(31)에 작용하여 상기 마그네트(32)와 자성체(31) 사이에 발생하는 인력의 중심을 안정적으로 유지하기 용이하기 때문에 인력에 의한 상기 블레이드(20)의 좌우 흔들림을 최소화할 수 있다.
상기 마그네트(32)의 좌우 길이는 상기 자성체(31)의 좌우 길이와 동일하게 할 수도 있지만 상기 마그네트(32)의 길이를 더 길게 형성하는 것이 바람직하다.
홀센서(40)(Hall sensor)는 하우징(10)에 장착되어 블레이드(20)의 위치를 감지한다.
구체적으로 상기 홀센서(40)는 상기 하우징(10)에 장착되어 있는 회로기판(34)에 장착되어 코일(33)의 상부에 배치되고, 상기 블레이드(20)가 상하로 이동하면서 마그네트(32)에서 발생하는 자기장 분포의 변화를 감지하여 상기 블레이드(20)의 위치를 감지한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 소형 카메라 모듈의 동작 구조에 대하여 알아본다.
하우징(10)의 일측 방향 내측에는 자성체(31)가 장착되고, 회로기판(34)이 상기 자성체(31)의 내측에 배치되어 상기 하우징(10)에 장착된다.
상기 회로기판(34)에는 코일(33) 및 홀센서(40)가 장착된다.
렌즈가 구비된 블레이드(20)는 걸림구(21)에 가이드부(12)가 삽입되어 베이스(11)의 상부에 결합된다.
이에 따라 상기 블레이드(20)와 돌출부(13) 사이에 가이드볼(15)이 배치되고, 장착부(22)에 마그네트(32)가 장착되어 상기 자성체(31) 및 코일(33)이 배치되어 있는 일측 방향을 향하도록 배치된다.
이러한 자성체(31)와 마그네트(32) 사이에는 인력이 발생하여 상기 마그네트(32)가 장착되어 있는 블레이드(20)가 일측 방향으로 당겨지고, 상기 가이드볼(15)은 상기 블레이드(20)와 접촉하여 반대방향인 타측 방향으로 지지한다.
상기 가이드부(12), 자성체(31) 및 마그네트(32)는 렌즈의 중심부와 일직선을 이루도록 배치되어 있기 때문에, 상기 마그네트(32)와 자성체(31) 사이에서 발생하여 상기 블레이드(20)에 작용하는 인력과 상기 가이드볼(15)에 의해 상기 블레이드(20)를 반대방향으로 지지하는 반력이 안정적으로 평형을 이루게 된다.
따라서 상기 블레이드(20)와 가이드볼(15)의 일 축 접촉(다수의 가이드볼이 구동부에 접촉하는 점을 일직선으로 연결한 축)만으로도 상기 블레이드(20)를 안정적으로 지지할 수 있다.
이와 같이 상기 블레이드(20)가 상기 가이드부(12), 자성체(31) 및 마그네트(32)에 의해 지지되어 있는 상태에서, 상기 코일(33)에 전류가 인가되면 구동력이 발생하여 상기 블레이드(20)가 상기 가이드부(12)를 따라 상하 이동하게 된다.
이때, 상기 가이드볼(15)이 상기 걸림구(21)의 내부에서 상기 블레이드(20)와 접하여 상기 블레이드(20)의 상하 이동에 따른 마찰력을 감소시키면서 상기 블레이드(20)의 틸팅을 최소화할 수 있다.
그러나 종래의 소형 카메라 모듈 구조의 경우에는, 블레이드(20)와 가이드부(12)의 일 축 접촉시 블레이드(20)의 좌우 균형을 유지하기 어렵기 때문에 둘 이상의 가이드부(12)를 구비하여 블레이드(20)의 좌우 균형을 유지하도록 하였다.
이와 같이 종래의 소형 카메라 모듈은 둘 이상의 가이드부(12)를 구비하여 블레이드(20)에 접촉하는 지지축이 둘 이상이 되기 때문에, 블레이드(20)가 상하 이동할 때 마찰면이 증가하게 되고, 각각의 마찰면에서 발생하는 마찰력에 차이가 있거나 하우징(10) 및 가이드부(12)의 형상적 공차가 존재할 경우, 블레이드(20)에 틸팅이 발생하여 블레이드(20)의 상하 이동이 원활하게 이루어지지 못하여 초점 조절 성능이 저하될 수 있다.
이에 반해 본 발명에 따른 소형 카메라 모듈은 블레이드(20)와 가이드부(12)의 일 축 접촉만으로도 블레이드(20)의 평형을 유지하기 용이하고, 마찰이 발생하는 지지축을 최소화하여 블레이드(20)의 틸팅을 최소화하고 상하 이동을 원활히 하여 카메라의 초점 조절 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명인 소형 카메라 모듈은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
10 : 하우징, 11 : 베이스, 12 : 가이드부, 13 : 돌출부, 14 : 가이드홈, 15 : 가이드볼, 16 : 커버,
20 : 블레이드, 21 : 걸림구, 22 : 장착부,
30 : 구동부, 31 : 자성체, 32 : 마그네트, 33 : 코일, 34 : 회로기판,
40 : 홀센서,

Claims (7)

  1. 하나의 가이드부가 돌출 형성된 하우징;
    렌즈가 구비되고, 상기 가이드부가 삽입되는 걸림구가 형성되어 상기 하우징의 내부에서 상기 가이드부를 따라 이동하는 블레이드;
    마그네트를 포함하고, 상기 렌즈를 기준으로 상기 가이드부가 위치한 방향의 반대 방향에 위치하여 상기 블레이드를 이동시키는 구동력이 발생되는 구동부; 를 포함하여 이루어지되,
    상기 가이드부는,
    상기 구동부가 배치되어 있는 일측 방향의 반대방향인 타측 방향으로 개방된 가이드홈이 형성되어 있는 돌출부와,
    상기 가이드홈에 삽입되어 상기 돌출부와 블레이드 사이에 배치되는 가이드볼로 이루어지며,
    상기 블레이드에는 상기 마그네트가 장착되는 장착부가 형성되고,
    상기 장착부와 마주하는 방향인 상기 하우징의 일측에는 자성체가 장착되며,
    상기 가이드볼, 돌출부, 마그네트 및 자성체는 일직선을 이루도록 배치되고,
    상기 블레이드는 상기 자성체와 마그네트 사이에서 발생하는 인력에 의해 상기 하우징의 일측 방향으로 당겨지며,
    상기 가이드볼은 상기 걸림구의 내측면과 가이드홈의 내측면에 접촉하여 상기 블레이드를 상기 인력이 작용하는 방향의 반대방향으로 지지하면서 상기 블레이드의 이동시 발생하는 마찰력을 감소시키는 것을 특징으로 하는 소형 카메라 모듈.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 가이드부는 상기 렌즈의 광축과 평행하도록 상방향으로 돌출 형성되고,
    상기 걸림구는 상하방향으로 관통 형성되어 상기 가이드부가 삽입되는 것을 특징으로 하는 소형 카메라 모듈.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 마그네트의 좌우 길이는 상기 자성체의 좌우 길이보다 길거나 같은 것을 특징으로 하는 소형 카메라 모듈.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 하우징은 다각형 형상으로 이루어지고,
    상기 구동부는, 상기 마그네트와 자성체 및 전류가 인가되면 상기 마그네트에서 발생하는 자기장과의 전자기적 상호작용에 의해 구동력을 발생시키는 코일로 이루어지되,
    상기 코일 및 자성체는 상기 하우징의 일측 모서리부 내측에 장착되고,
    상기 마그네트는 상기 장착부에 장착되어 상기 자성체 및 코일에 인접하게 배치되며,
    상기 가이드부 및 걸림구는 상기 마그네트가 배치되는 상기 하우징의 일측 모서리부의 반대편에 형성된 타측 모서리부 내측에 배치되는 것을 특징으로 하는 소형 카메라 모듈.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 하우징에 장착되어 상기 블레이드의 위치를 감지하는 홀센서(Hall sensor)를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 소형 카메라 모듈.
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