KR101416298B1 - 스프링 내구성이 향상된 카메라 모듈 - Google Patents

스프링 내구성이 향상된 카메라 모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스프링 내구성이 향상된 카메라 모듈로써, 카메라 모듈에 과도한 충격 발생시에 스프링의 사용범위 이상의 변형을 방지하여 스프링 내구성을 향상시킬 수 있는 카메라 모듈에 관한 것이다.
본 발명의 스프링 내구성이 향상된 카메라 모듈은, 카메라 이미지센서가 장착되는 베이스와; 카메라 렌즈가 결합되고 상기 이미지센서에 대해 상기 렌즈의 광축방향으로 이동하는 경통부와; 상기 경통부가 상기 이미지센서에 대해 이동하도록 구동력을 제공하는 구동부와; 상기 경통부를 초기 위치로 복귀시키거나 또는 초기 위치에서 유지되도록 탄성지지하는 상측스프링과; 상기 베이스, 경통부, 구동부 및 상측스프링을 덮는 커버와; 상기 상측스프링의 상부에 장착되어 상기 커버의 하부에 배치되고, 외부 충격에 의한 상기 상측스프링의 변위를 제한하는 플레이트; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

스프링 내구성이 향상된 카메라 모듈{Camera module with improved durability of spring}
본 발명은 스프링 내구성이 향상된 카메라 모듈로써, 카메라 모듈에 과도한 충격 발생시에 스프링의 사용범위 이상의 변형을 방지하여 스프링 내구성을 향상시킬 수 있는 카메라 모듈에 관한 것이다.
카메라 모듈은 카메라 렌즈를 움직여 초점을 조절하거나 배율을 조정하는데 사용된다.
렌즈의 초점을 조절하기 위하여 구동력을 발생시키는 구동부는 크게 VCM방식, PZT방식, 회전모터방식으로 나눌 수 있다.
PZT는 작고 가볍게 만들어질 수 있는 반면에 고전압이 필요한 단점이 있고, 회전모터방식은 회전운동을 직선운동으로 바꾸어 줘야 하기 때문에 구조가 복잡해지는 문제가 있다.
이에 반해 VCM방식은 기본적으로 직선방향의 힘을 만들어내는 것이므로, 힘의 방향을 바꾸어 줄 필요가 없어서 구조가 간단한 장점이 있다.
공개특허공보 제10-2007-0116356호에는 VCM방식의 카메라 모듈에 관한 것이다.
도 1은 종래의 카메라 모듈의 분해사시도이다.
VCM의 힘 발생 원리는 플레밍의 왼손법칙에 의한 것으로, 자석에 의해 자속의 흐름이 발생할 때, 그 자계 내에 임의의 각도를 갖는 방향으로 전류가 흐르는 도체를 두게 되면 도체는 전류와 자속이 이루는 평면에 수직하는 방향으로 힘을 받게 된다.
이러한 힘을 렌즈의 초점을 조절하기 위한 구동력으로 이용한다.
종래의 카메라 모듈은 자석(120)이 상기 케이스(100)의 내측 벽면에 설치된다.
그리고 상측스프링(111)은 판스프링으로써, 상기 자석(120)에 지지되는 외측부와, 보빈(130)과 맞닿는 외측부와, 상기 외측부와 내측부를 연결하는 연결부로 구성된다.
상기 케이스(100)의 내측에는 가동부가 삽입된다.
상기 가동부는 렌즈(160)가 설치되는 보빈(130)과, 상기 보빈(130)에 의해 일체로 고정 설치된 코일(140)을 포함하여 이루어진다.
상기 가동부의 하부에는 하측스프링(112)이 설치되고, 상기 하측스프링(112)은 상기 보빈(130)을 받치면서 하부에 배치되는 베이스(150)에 설치된다.
상기 보빈(130)은 상기 상측스프링(111)과 하측스프링(112) 사이에서 탄성지지되어 수직왕복운동이 가능하게 된다.
상기 하측스프링(112)은 상기 코일(140)에 전기를 공급하는 커넥터의 역할을 수행한다.
상기 케이스(100)의 하부에는 베이스(150)가 설치되고, 상기 베이스(150)는 IR-컷필터로 이루어져, 이미지센서가 설치된 회로측에 카메라 모듈이 직접 설치가 가능하도록 한다.
그러나 종래의 카메라 모듈은 낙하(drop)와 같은 과도한 충격 발생시 이러한 충격에 의해 상기 상측스프링(111)의 연결부가 상기 케이스(100)의 상측 내측면에 부딪쳐 소성변형되게 된다.
상기 상측스프링(111)은 상기 가동부의 운동에 중요한 역할을 한다.
따라서 사용자가 카메라 모듈이 장착된 휴대단말기를 떨어뜨리거나 또는 카메라 모듈의 제작 후 충격 테스트(drop test)시에 과도한 충격에 의해 상기 연결부가 상기 케이스(100)의 상측 내측면에 부딪쳐 소성변형되면서 카메라 모듈의 성능이 저하되거나 파손 및 불량이 발생할 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 카메라 모듈에 과도한 충격 발생시에 스프링의 사용범위 이상의 변형을 방지하여 스프링 내구성을 향상시킬 수 있는 카메라 모듈에 관한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 스프링 내구성이 향상된 카메라 모듈은, 카메라 이미지센서가 장착되는 베이스와; 카메라 렌즈가 결합되고 상기 이미지센서에 대해 상기 렌즈의 광축방향으로 이동하는 경통부와; 상기 경통부가 상기 이미지센서에 대해 이동하도록 구동력을 제공하는 구동부와; 상기 경통부를 초기 위치로 복귀시키거나 또는 초기 위치에서 유지되도록 탄성지지하는 상측스프링과; 상기 베이스, 경통부, 구동부 및 상측스프링을 덮는 커버와; 상기 상측스프링의 상부에 장착되어 상기 커버의 하부에 배치되고, 외부 충격에 의한 상기 상측스프링의 변위를 제한하는 플레이트; 를 포함하여 이루어진다.
상기 상측스프링은, 상기 베이스에 장착되는 제1고정부와; 상기 경통부의 상부에 장착되는 제2고정부와; 상기 제1고정부와 제2고정부를 연결하고, 상기 경통부의 이동시 탄성변형되는 탄성부; 로 이루어지며, 상기 플레이트는 상기 제2고정부의 상부에 장착되어 상기 탄성부를 덮는다.
상기 경통부는 상기 구동부가 작동하지 않을 때 하부가 상기 베이스의 하부에 접촉하여 상부가 상기 커버와 이격되되, 상기 플레이트는 상기 탄성부의 상방향 변위를 제한한다.
상기 경통부의 상부에는 상기 경통부의 상승 높이를 제한하는 이격돌기가 돌출 형성되어 있다.
상기 플레이트의 상부에는 점착성을 갖는 더스트 트랩(dust trap)을 포함하고 있다.
상기 베이스 및 커버에는 빛이 상기 렌즈를 통과하여 상기 이미지센서로 유입되도록 상하로 관통된 관통구가 형성되되, 상기 베이스의 하부 상면에는 상기 관통구의 둘레에 이물방지홈이 형성되어 있다.
본 발명에 따른 스프링 내구성이 향상된 카메라 모듈은 다음과 같은 효과가 있다.
카메라 모듈에 과도한 충격 발생시에 플레이트에 의해 상측스프링의 사용범위 이상의 변형을 방지함으로써, 상측스프링 내구성을 향상시켜 카메라 모듈의 성능 저하를 막고 파손 및 불량 발생을 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 카메라 모듈의 분해사시도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스프링 내구성이 향상된 카메라 모듈의 사시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스프링 내구성이 향상된 카메라 모듈의 일방향 분해사시도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스프링 내구성이 향상된 카메라 모듈의 타방향 분해사시도,
도 5는 도 2의 A-A선을 취하여 본 단면도,
도 6은 도 2의 B-B선을 취하여 본 단면도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 상측스프링의 평면도,
도 8은 커버를 제거한 상태의 카메라 모듈의 평면도,
도 9는 도 8에서 경통부가 상승된 상태를 나타낸 단면도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스프링 내구성이 향상된 카메라 모듈의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스프링 내구성이 향상된 카메라 모듈의 일방향 분해사시도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스프링 내구성이 향상된 카메라 모듈의 타방향 분해사시도이고, 도 5는 도 2의 A-A선을 취하여 본 단면도이며, 도 6은 도 2의 B-B선을 취하여 본 단면도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 상측스프링의 평면도이며, 도 8은 커버를 제거한 상태의 카메라 모듈의 평면도이고, 도 9는 도 8에서 경통부가 상승된 상태를 나타낸 단면도이다.
본 발명의 스프링 내구성이 향상된 카메라 모듈은 도 2 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 베이스(10), 커버(13), 경통부(20), 구동부(30a,30b), 상측스프링(40), 하측스프링(50) 및 플레이트(60)로 이루어진다.
도 2에 도시되어 있는 상기 베이스(10)는 카메라 이미지센서(미도시)가 장착된다.
구체적으로 상기 베이스(10)는 상부부재(11)와 하부부재(12)로 이루어진다.
상기 상부부재(11)와 하부부재(12)는 상하방향으로 상호 결합되며, 상기 커버(13)는 상기 상부부재(11) 및 하부부재(12)를 덮는다.
이러한 상기 베이스(10)의 내부에는 상기 경통부(20)가 삽입 배치된다.
상기 베이스(10) 및 커버(13)에는 빛이 상기 경통부(20)에 결합된 렌즈를 통과하여 상기 이미지센서로 유입되도록 상하로 관통된 관통구(14)가 형성된다.
그리고 상기 베이스(10)의 하부 상면에는 상기 관통구(14)의 둘레에 이물방지홈(15)이 형성되어 있다.
즉, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이 상기 이물방지홈(15)은 상기 하부부재(12)의 상면에서 하부로 오목하게 함몰 형성되어 있다.
상기 이물방지홈(15)은 상호 이격되어 있는 상기 베이스(10)와 경통부(20) 사이의 틈과 상기 관통구(14)를 통해 상기 이미지센서로 먼지나 이물질 등(D)이 유입되는 것을 방지하기 위한 것으로써, 먼지나 이물질(D)이 상기 이미지센서로 유입되기 전에 상기 이물방지홈(15)으로 들어가게 된다.
상기 이물방지홈(15)에는 끈끈한 물질을 도포하여 먼지나 이물질(D)이 달라붙어 있게 할 수도 있다.
이러한 상기 이물방지홈(15)의 형성은 본 발명의 실시에 있어서 생략할 수도 있다.
상기 경통부(20)에는 카메라 렌즈가 결합되고 상기 이미지센서에 대해 상기 렌즈의 광축방향으로 상하 이동한다.
구체적으로 상기 경통부(20)에는 상기 렌즈가 결합되는 결합구(21)가 형성되고, 상기 경통부(20)는 상기 결합구(21)가 상기 관통구(14)와 동일한 중심축을 갖도록 외주면이 상기 베이스(10)와 이격 배치된다.
이에 따라 상기 관통구(14), 결합구(21), 렌즈 및 이미지센서가 동일한 중심축을 갖도록 배치된다.
이러한 상기 경통부(20)는 상기 구동부(30a,30b)가 작동하지 않을 때 하부가 상기 베이스(10)의 하부 상면에 접촉하여 상부가 상기 커버(13)와 상하로 이격된다.
즉, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 경통부(20)에 구동력이 작용하지 않을 때 상기 경통부(20)의 하부가 상기 하부부재(12)에 접하고, 상기 경통부(20)의 상부는 상기 커버(13)와 이격되게 된다.
그리고 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 경통부(20)의 상부에는 상기 경통부(20)의 상승 높이를 제한하는 이격돌기(22)가 돌출 형성되어 있다.
또한, 상기 경통부(20)의 상부에는 상기 상측스프링(40)과 플레이트(60)를 적절한 위치에 배치시키기 용이하도록 돌출부(23)가 돌출 형성되어 있다.
상기 이격돌기(22)와 돌출부(23)는 상호 이격 배치된다.
상기 구동부(30a,30b)는 상기 경통부(20)가 상기 이미지센서에 대해 이동하도록 구동력을 제공한다.
구체적으로 상기 구동부(30a,30b)는 도 3 또는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 상부부재(11)와 하부부재(12)에 장착되는 마그네트(30a)와 상기 경통부(20)에 감겨있는 코일(30b)로 이루어지며, 상기 코일(30b)에 전류가 인가되면 상기 마그네트(30a)와 코일(30b) 사이에 발생하는 전자기력에 의해 상기 경통부(20)가 승강하면서 렌즈의 초점을 조절한다.
상기 상측스프링(40)은 상기 경통부(20)를 초기 위치로 복귀시키거나 초기 위치에서 유지되도록 탄성지지한다.
이러한 상기 상측스프링(40)은 도 7에 도시된 바와 같이 제1고정부(41), 제2고정부(42) 및 탄성부(43)로 이루어진다.
상기 제1고정부(41)는 상기 베이스(10)에 고정 장착되고, 상기 제2고정부(42)는 상기 경통부(20)의 상부에 고정 장착된다.
상기 탄성부(43)는 상기 제1고정부(41)와 제2고정부(42)를 연결하고, 상기 경통부(20)의 이동시 탄성변형되면서 상기 경통부(20)를 탄성지지한다.
상기 하측스프링(50) 또한 상기 경통부(20)의 하부에 연결되어 상기 경통부(20)를 탄성지지한다.
또한, 상기 하측스프링(50)은 상기 코일(30b)과 전기적으로 연결되어 상기 코일(30b)에 전류를 전달한다.
상기 플레이트(60)는 상기 스프링과 베이스(10) 사이에 배치되어 외부 충격에 의한 상기 상측스프링(40)의 변위를 제한한다.
구체적으로 도 8에 도시된 바와 같이 상기 플레이트(60)는 외형이 상기 상부부재(11)의 내주면 형상에 맞게 형성되어 상기 상부부재(11)의 내측에 배치된다.
그리고 상기 플레이트(60)는 상기 제2고정부(42)의 상부에 장착되어 상기 상부부재(11)와 관통구(14) 사이의 공간을 덮고, 상기 커버(13)의 하부에 배치된다.
상기 상부부재(11)의 내측에 배치된 상기 플레이트(60)와 상부부재(11) 사이의 틈은 상기 상부부재(11)와 경통부(20) 사이의 틈보다 작다.
이러한 상기 플레이트(60)는 도 6에 도시된 바와 같이 상기 탄성부(43)를 덮게 되고, 상기 탄성부(43)의 상방향 변위를 제한하게 된다.
이와 같이 상기 플레이트(60)가 상기 탄성부(43)의 변위를 제한함으로써, 외부로부터 과도한 충격 발생시 그 충격에 의해 상기 탄성부(43)가 소성변형되는 것을 방지할 수 있다.
이를 위하여 상기 플레이트(60)는 상기 탄성부(43)와의 충돌에 의한 충격을 흡수할 수 있는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
그리고 상기 플레이트(60)의 상부에는 점착성을 갖는 더스트 트랩(dust trap)이 포함될 수도 있다.
따라서 상기 플레이트(60)의 상부에 포함되어 있는 상기 더스트 트랩에 먼지나 이물질이 달라붙어 상기 베이스(10)와 경통부(20) 사이의 틈으로 먼지나 이물질이 침투하여 상기 이미지센서로 유입되는 것을 최소화할 수 있다.
이하, 플레이트(60)에 의한 상측스프링(40)의 소성변형방지구조에 대하여 상세히 알아본다.
상기 상부부재(11)와 하부부재(12) 사이에는 상기 마그네트(30a)가 장착되고, 상기 상부부재(11)와 하부부재(12)는 상하로 결합된다.
상기 경통부(20)의 결합구(21)에는 렌즈가 결합되고, 외측에 코일(30b)에 감겨 있다.
상기 경통부(20)는 상부에 상기 상측스프링(40)이 장착되고 하부에 상기 하측스프링(50)이 장착되어 상기 베이스(10)의 내측에서 탄성지지된다.
그리고 상기 상측스프링(40)의 상부에는 상기 플레이트(60)가 장착되어 상기 상측스프링(40)과 커버(13) 사이에 배치된다.
상기 코일(30b)에 전류가 흐르지 않을 때는 도 6에 도시된 바와 같이 상기 경통부(20)가 상기 하부부재(12)의 상부에 접한 상태로 배치되며, 상기 상측스프링(40) 및 하측스프링(50)에 의해 그 상태가 유지된다.
한편, 상기 하측스프링(50)을 통해 상기 코일(30b)에 전류가 흐르게 되면 상기 코일(30b)과 마그네트(30a) 사이에 발생하는 전자기력에 의해 상기 경통부(20)가 상승하게 되고, 도 9에 도시된 바와 같이 상기 경통부(20)가 상승함에 따라 상기 상측스프링(40) 및 하측스프링(50)이 탄성변형되게 된다.
이러한 전자기력과 스프링의 탄성력의 합력에 의해 상기 경통부(20)가 승강하면서 렌즈의 초점을 조절할 수 있다.
구체적으로 상기 경통부(20)가 승강할 때는 상기 제2고정부(42)에 장착되어 있는 상기 플레이트(60)가 함께 승강하고 상기 탄성부(43)가 탄성변형된다.
상기 탄성부(43)는 상기 경통부(20)의 정상적인 작동시에 상부에 배치되어 있는 상기 플레이트(60) 이상으로 변형되지 않는다.
그러나 상기 탄성부(43)는 상기 제1고정부(41) 및 제2고정부(42)에 비해 얇고 길게 형성되어 그 사이에서 절곡되어 있기 때문에 상대적으로 변형이 용이하다.
그런데 상기 경통부(20)가 상기 하부부재(12)에 접촉해 있는 상태에서 카메라 모듈이 장착되어 있는 휴대단말기가 높은 위치에서 떨어지거나 비정상적인 큰 충격이 가해지게 되면 그 충격에 의해 상기 경통부(20)는 상기 상측스프링(40)과 하측스프링(50)의 탄성력을 극복하고 상승하게 된다.
이때, 상기 경통부(20)에는 상기 이격돌기(22)가 돌출 형성되어 상기 커버(13)에 부딪혀 상기 경통부(20)의 상승 높이를 제한하고 상기 경통부(20)와 커버(13)와의 직접적인 충돌을 방지하면서 그 충격을 흡수할 수 있다.
하지만 상기 플레이트(60)가 없을 경우, 상기 상측스프링의 탄성부(43)는 강한 충격에 의해 정상적인 사용변위 이상으로 변형되면서 상기 커버(13)에 부딪힐 수 있다.
상기 탄성부(43)가 사용범위 이상으로 변형되어 상기 커버(13)에 부딪히게 되면 그 변위량 및 충격에 의해 소성변형이 발생하게 되어 상기 상측스프링(40)이 파손되어 불량이 발생하거나 상기 경통부(20)의 구동에 영향을 미쳐 카메라 모듈의 성능을 저하시키게 된다.
이러한 문제점을 방지하기 위하여 본 실시예에서는 상기 플레이트(60)를 상기 상측스프링(40)의 상부에 장착하여 상기 상측스프링(40)과 커버(13) 사이에 배치함으로써, 상기 상측스프링(40) 내구성을 향상시켜 카메라 모듈의 성능 저하를 막고 파손 및 불량 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명인 스프링 내구성이 향상된 카메라 모듈은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
10 : 베이스, 11 : 상부부재, 12 : 하부부재, 13 : 커버, 14 : 관통구, 15 : 이물방지홈,
20 : 경통부, 21 : 결합구, 22 : 이격돌기, 23 : 돌출부,
30a : 마그네트, 30b : 코일,
40 : 상측스프링, 41 : 제1고정부, 42 : 제2고정부, 43 : 탄성부,
50 : 하측스프링,
60 : 플레이트,

Claims (6)

  1. 카메라 이미지센서가 장착되는 베이스와;
    카메라 렌즈가 결합되고 상기 이미지센서에 대해 상기 렌즈의 광축방향으로 이동하며, 상부에 상기 광축방향으로의 이동거리를 제한하기 위한 이격돌기가 돌출 형성되어 있는 경통부와;
    상기 경통부가 상기 이미지센서에 대해 이동하도록 구동력을 제공하는 구동부와;
    상기 경통부를 초기 위치로 복귀시키거나 또는 초기 위치에서 유지되도록 탄성지지하는 상측스프링과;
    상기 베이스, 경통부, 구동부 및 상측스프링을 덮는 커버와;
    상기 상측스프링의 상부에 장착되어 상기 커버의 하부에 배치되고, 상부에 점착성을 갖는 더스트 트랩(dust trap)을 구비하며, 외부 충격에 의한 상기 상측스프링의 상방향 변위를 제한하는 플레이트; 를 포함하여 이루어지고,
    상기 상측스프링은,
    상기 베이스에 장착되는 제1고정부와;
    상기 경통부의 상부에 장착되는 제2고정부와;
    상기 제1고정부와 제2고정부를 연결하고, 상기 경통부의 이동시 탄성변형되는 탄성부; 로 이루어지며,
    상기 플레이트는 상기 제2고정부의 상부에 장착되어 상기 탄성부를 덮고 상기 경통부와 함께 승강하며,
    상기 구동부가 작동하지 않을 때, 상기 경통부는 하부가 상기 베이스의 하부에 접촉하여 상부가 상기 커버와 이격되고, 상기 플레이트는 상기 탄성부의 상면에 면접하여 상기 탄성부의 상방향 변위를 제한하며,
    상기 베이스 및 커버에는 빛이 상기 렌즈를 통과하여 상기 이미지센서로 유입되도록 상하로 관통된 관통구가 형성되고,
    상기 베이스의 하부 상면에는 상기 관통구의 둘레에 이물방지홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 스프링 내구성이 향상된 카메라 모듈.
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