KR101440806B1 - 카메라 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 렌즈 홀더의 양방향 구동이 가능하고, 장기간 사용해도 예압성능의 선형성을 유지하는 카메라 렌즈 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다. 본 발명의 카메라 렌즈 모듈은 렌즈 홀더부에 강자성체인 강재가 영구자석과 상호작용을 할 수 있도록 위치하여, 양방향 구동이 가능하며 장기간 예압성능의 선형성을 유지할 수 있다.

Description

카메라 모듈{Camera Module}

본 발명은 전자기기에 고정되어 이미지를 촬상하기 위한 카메라 모듈에 관한 것으로 특히, 모듈 내부에서 상하로 이동하는 렌즈 홀더를 포함하는 슬리브의 상하 방향 처짐을 방지하는 기술에 관한 것이다.

카메라 모듈은 전자 기기에 고정되어 이미지를 촬영하는 기능을 수행한다. 최근에는 대부분의 개인 휴대단말기에 카메라 모듈을 탑재하며, 휴대 단말기에 탑재되는 카메라 모듈은 자동초점 구동부(Autofocus Actuator) 카메라 모듈이 사용된다.

이러한 자동초점 구동부 카메라 모듈은 구동부(Actuator)와 센서부를 포함하며, 상기 구동부와 상기 센서부 사이에 개재하는 베이스를 포함하는 것이 일반적인 구조이다. 상기 구동부는 렌즈 홀더를 포함하는 슬리브를 상기 렌즈의 광축을 따라 상기 센서 기판 위에서 이동할 수 있게 해주며, 상기 센서부는 촬상소자인 CCD(charge coupled device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)와 같은 이미지 센서와 전자부품을 탑재한다.

카메라 모듈은 상기 촬상소자를 채용하여 광신호를 전기신호로 바꾸어서 화상을 구현하며, 이미지 센서는 화소 어레이 및 광전 변환부를 포함할 수 있다. 여기서, 화소 어레이는 렌즈를 통과한 빛에 반응하여 전하를 축적하며, 광전 변환부는 수광소자로서 화소 어레이에 축적되어 있는 전하를 사용 가능한 전기적인 신호로 변환하는 역할을 한다.

또한 카메라 모듈의 구동부는 자동으로 초점 조절을 할 수 있도록 하는 렌즈 이동장치로, 렌즈 홀더를 포함하는 슬리브에 코일을 설치하고 이와 마주하는 하우징에 영구자석을 고정하여 코일에 전류가 흐를때 서로간에 작용하는 전자기력에 의해 슬리브가 상하 이동하는 원리에 의해 자동으로 초점을 조절하게 된다.

광축을 따라서 상하 이동을 하는 슬리브는 일정한 범위를 벗어나지 않도록 이동범위를 제한해야 한다. 따라서 슬리브가 베이스와 접촉하도록 하여 기구적으로 이동을 제한하거나, 스프링 또는 서스펜션 와이어를 사용(한국 등록특허 0770680)하여 이동범위를 제한하는 예압구조를 채택하는 것이 일반적이다.

그러나 기구적으로 이동을 제한하는 방식은 광축을 따라 양 방향으로 자유로운 구동이 가능한 장치에는 사용할 수 없는 문제점이 있으며, 스프링을 사용하는 경우에는 외부의 충격이 있을 때 이에 의한 변형으로 인해 장기간 선형성이 유지되지 않는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 렌즈 홀더의 양방향 구동이 가능하도록 구동부가 떠 있는 상태로 인해 발생 가능한 처짐현상을 예방할 수 있고, 장기간 사용해도 예압성능의 선형성을 유지하는 카메라 렌즈 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명자들은 카메라 렌즈 모듈의 렌즈 홀더부에 강자성체인 강재를 영구자석과 상호작용을 할 수 있도록 위치하도록 하여, 양방향 구동이 가능하며 장기간 예압성능의 선형성을 유지할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

본 발명은 카메라용 모듈로, 상기 카메라용 모듈은 촬상소자를 표면에 구비한 사각형상의 센서부; 상기 센서부의 촬상소자가 위치하는 면과 마주하고, 이물방지용 고리모양 차단부를 상기 촬상소자가 위치하는 면과 마주하는 면의 반대면에 구비하는 베이스 부재; 및 상기 베이스 부재를 사이에 두고 상기 센서부와 대향해 위치하는 구동부를 포함하고, 상기 구동부는, 하나 이상의 렌즈를 내부에 수용하는 렌즈 어셈블리를 유지하기 위해 통 형상을 가지며, 구동 코일이 상기 통 형상의 외주를 감싸며 위치하도록 고정된 렌즈 홀더; 상기 구동코일과 대향하는 영구자석을 구비하고, 상기 베이스부재에 고정된 요크; 상기 렌즈 홀더의 광축방향 양측 단부에 내주측 단부가 위치하고, 상기 요크에 접하는 스페이서에 외주측 단부가 위치하는 한 쌍의 판 스프링; 및 렌즈 홀더의 광축방향 양측 단부에 고정되는 강재를 포함하고, 상기 강재는 강자성체인, 카메라 모듈을 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 강재는 상기 렌즈 홀더의 광축방향 양측 단부에 고리 형상으로 위치하는, 카메라 모듈을 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 강재는 상기 렌즈 홀더의 광축방향 양측 단부에 상기 영구자석의 방향과 평행하게 직선 형상으로 위치하는, 카메라 모듈을 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 영구자석은 복수개이고, 상기 구동코일에 통전함으로써 상기 영구자석의 자계와 상기 구동코일에 흐르는 전류에 의한 자계와의 상호작용에 의해, 상기 렌즈 홀더를 광축 방향으로 위치 조정하고, 상기 렌즈 홀더의 광축 방향 중심은 상기 영구자석과 상기 양측 단부에 고정되는 강재 사이의 인력인 자기력에 의해 유지되는 카메라 모듈을 제공한다.

본 발명의 카메라 렌즈 모듈은 렌즈 홀더부에 강자성체인 강재를 영구자석과 상호작용을 할 수 있도록 위치하여, 양방향 구동이 가능하며 장기간 예압성능의 선형성을 유지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 카메라 모듈의 단면도이다.
도 2a, b는 본 발명의 일 구현예에 따른 카메라 모듈의 강재와 영구자석의 공간 배치를 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 카메라 모듈의 분해 사시도이다.

이하 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 바람직한 실시예를 도 1 내지 도 3을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 카메라 모듈의 단면도이다. 카메라 렌즈 모듈의 단면은 그 외부가 직사각형 형상을 가지며 상면부와 측면부를 요크(1)가 둘러싸고 있다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 요크는 내측 벽면에 영구자석(5)을 구비하며, 한 쌍의 판 스프링(3, 7)을 통해 렌즈 홀더(4)와 연결되어 상기 렌즈 홀더와 함께 구동부를 이루고, 상기 구동부는 베이스 부재(8) 및 센서부(미도시)와 함께 렌즈 모듈을 형성한다. 상기 센서부는 상기 베이스 부재를 향한 면의 중심부에 촬상소자를 구비하며, 본 발명의 일 구현예에서 상기 촬상소자는 CCD(charge coupled device), CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 등에서 선택될 수 있다. 상기 촬상소자가 위치하는 센서부의 상기 촬상소자가 위치하는 면에 대향하여 베이스 부재(8)가 위치한다. 본 발명의 카메라 모듈은 상기 베이스 부재를 사이에 두고 상기 센서부와 대향해 위치하며 광축을 따라 이동 가능한 렌즈 홀더를 구비하는 구동장치를 포함한다.

도 2a 및 2b는 본 발명의 일 구현예에 따른 카메라 모듈의 강재(10, 20)와 영구자석의 공간 배치를 도시하는 단면도로 상기 예압이 가해지는 구성을 나타낸다. 구체적으로 도 2a는 도 1의 A부분을 상세히 도시한 것이며, 도 2b는 도 1의 B부분을 상세히 도시한 것이다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 렌즈 홀더(4)는 하나 이상의 렌즈를 내부에 수용하는 렌즈 어셈블리(미도시)를 유지하는 원통형을 가지며, 구동 코일(6)이 상기 원통형의 외측 주위에 고정되어 위치한다.

상기 렌즈 홀더(4)는 한 쌍의 판 스프링(3, 7)을 통해 상기 요크에 접하는 스페이서(2)와 연결되며, 본 발명의 일 구현예에서 상기 판 스프링은 상기 렌즈 홀더가 상기 요크에 대해 중심을 잡을 수 있도록 자세를 고정하는 역할을 한다. 즉, 판 스프링 자체가 상기 렌즈 홀더를 고정할 뿐, 상부에 위치하는 판 스프링(3)이 렌즈 홀더를 하부로 밀고, 하부에 위치하는 판 스프링(7)이 렌즈 홀더를 상부로 밀어서 광축 방향으로 예압을 가하는 기능을 포함하지는 않는다. 따라서 본 발명의 일 구현예에 따른 판 스프링은 단면 방향으로 볼 때 단차를 형성하지 않는다.

상기 예압을 위해서, 렌즈 홀더의 광축 방향 양측 단부인 상부와 하부에는 각각 강자성체로 된 상부 강재(10)와 하부 강재(20)가 고정되며 상기 상부 강재와 하부 강재는 요크에 고정된 영구자석의 인력을 받게 된다. 상기 상부 강재와 하부 강재는 고리형 또는 상기 영구자석의 방향과 평행하게 직선 형상으로 위치하며, 영구자석과의 상호인력에 의해 상기 렌즈 홀더에 예압을 가하게 된다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 강재에 사용될 수 있는 강자성체 재료로 SUS430, SPCC 또는 SPCD를 사용한다. 상기 강재는 평면이 원인 고리형 또는 선형 등으로 사용될 수 있다.

도 2a에 도시된 바와 같이 상기 상부 강재(10)는 상기 영구자석(5)으로부터 전자기력인 인력을 받게 되어 결과적으로 상기 상부 강재(10)가 영구자석이 위치한 방향인 하부로 향하는 힘을 받게 된다. 도 2b에 나타난 바와 같이 상기 하부 강재(20)는 상기 영구자석(5)으로부터 전자기력인 인력을 받게 되어 결과적으로 상기 하부 강재(20)가 영구자석이 위치한 방향인 상부로 향하는 힘을 받게 된다. 즉, 상기 상부 강재와 상기 하부 강재는 그 사이에 위치한 영구자석으로부터 인력을 받게 되므로, 서로 반대되는 방향의 힘을 받게 되고 이 두 힘은 상기 상부 강재가 상부에 위치하고 상기 하부강재가 하부에 위치한 상기 렌즈 홀더(4)에 예압을 가하게 된다.

도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 렌즈 구동장치를 포함하는 카메라 모듈의 분해 사시도이다. 도 3의 가장 상부에 하우징 기능을 겸하는 요크(1)가 도시되어 있고, 본 발명의 일 구현예에서 상기 요크는 4면의 벽을 가지고 상기 각각의 내벽에 영구자석(5)을 구비하며, 상기 4개의 벽면과 수직한 상부 덮개를 구비한다. 상기 4면의 벽은 서로 이어져 사각기둥 형상을 가지며, 상기 상부 덮개는 사각형 평면에서 수직하게 상기 사각기둥 중심을 향해 연장되고 중앙에 개구부를 구비하여 카메라 렌즈 모듈의 하우징 기능을 겸한다.

상기 요크의 내측에는 렌즈 어셈블리(미도시)를 내부에 구비하는 렌즈 홀더(4)가 위치하며, 상기 렌즈 홀더의 외주면에는 구동코일(6)이 구비된다. 본 발명의 일 구현예에서 렌즈 홀더의 렌즈 어셈블리를 고정하는 내측 부위는 원통 형상이며 외측 부위는 모서리가 둥근 4각형 고리 모양의 구동코일(6)이 장착된다. 상기 구동코일은 렌즈 홀더 외측에 고정되고 상기 렌즈 어셈블리는 렌즈 홀더 내부에 고정되어 렌즈 홀더와 일체로 움직이게 된다. 본 발명의 일 구현예에서, 상기 렌즈 홀더는 평행한 한 쌍의 판 스프링을 통해 상기 요크에 접하는 스페이서(2)에 연결된다.

상기 요크는 자성체 특성을 가지는 재질로 구성되며, 요크와 렌즈 홀더 사이에 플라스틱 재질로 된 스페이서(2)가 위치한다. 상기 스페이서는 렌즈 홀더가 상방향으로 이동할 때 요크와 충격을 방지하는 역할을 한다.

본 발명의 일 구현예에서, 상기 요크에 고정된 영구자석(5)은 상기 렌즈 홀더에 고정된 구동코일과 대향하도록 위치한다. 이러한 구성에서, 상기 구동코일에 통전함으로써 상기 영구자석의 자계와 상기 구동코일에 흐르는 전류에 의한 자계와의 상호작용에 의해, 상기 렌즈 홀더를 광축 방향으로 이동시키며 위치조정이 가능하다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 한 쌍의 스프링은 상기 렌즈 홀더의 광축 방향 양측 단부에 내주측 단부가 위치하고, 상기 요크에 접하는 스페어서에 외주측 단부가 위치하여, 상기 렌즈 홀더를 상기 베이스 부재에 고정된 요크부에 대해 광축 방향으로 중심을 유지하며 변위가능하도록 지지한다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 판 스프링은 측면이 평행한 형상이다.

본 발명의 일 구현예에서, 카메라의 위치변화가 있더라도 상기 렌즈 홀더가 광축을 따라 이동하지 않고 중심을 유지할 수 있도록 하는 예압을 하는 장치로 강자성체로 된 한 쌍의 강재(10, 20)를 상기 한쌍의 스프링과 상기 렌즈 홀더의 본체부 사이에 위치시킨다. 본 발명의 일 구현예에서, 상기 강재는 상기 렌즈 홀더의 광축방향 양측 단부에 평면이 원형인 고리 형상으로 위치하여 영구자석으로부터 자기력에 의한 인력을 받게 된다.

본 발명의 다른 구현예에서, 상기 강재는 상기 렌즈 홀더의 광축방향 양측 단부에 상기 영구자석의 방향과 평행하게 직선 형상으로 위치한다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 직선 형상은 평면이 사각형인 고리 형상이 될 수 있다. 상기 직선형상의 강재는 상기 평면이 원형인 고리 형상의 강재에 비해 영구자석과의 거리를 강재 전 범위에 걸쳐 가져갈 수 있는 차이가 있다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 강재는 SUS430, SPCC 또는 SPCD 중에서 선택된다.

상기 평면이 원형인 고리 형상 또는 상기 직선 형상 강재는, 상기 영구자석과의 인력으로 상기 렌즈 홀더가 양방향으로 일정한 예압을 받을 수 있도록 하는 역할을 한다. 또한, 자기장에 의한 인력이 예압을 가하므로 충격에 의해서도 성능저하가 일어나지 않고 장기간에 걸쳐 선형성을 유지할 수 있다. 따라서, 상기 렌즈 홀더의 광축 방향 중심은 상기 영구자석과 상기 양측 단부에 고정되는 강재 사이의 인력인 자기력에 의해 유지된다. 상기 자기력은 렌즈 홀더의 양방향 구동이 가능하도록 하며, 구동부가 떠 있는 상태로 인해 발생 가능한 처짐현상을 예방할 수 있고, 장기간 사용해도 예압성능의 선형성을 유지하는 카메라 렌즈 모듈을 제공한다.

구동부와 함께 본 발명의 모듈을 이루는 베이스 부재는 렌즈 구동장치 하부에 위치하며 상기 요크부와 서로 고정상태로 접하고, 본 발명의 일 구현예에서 상기 베이스 부재는 적외선 필터를 구비하며 이미지 센서를 구비한 센서부 상부에 위치한다.

본 발명은 특정한 실시예와 관련하여 도시되고 설명되었지만, 이하의 특허 청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀둔다.

1. 요크 2. 스페이서
3. 상부 스프링 4. 렌즈 홀더
5. 영구 자석 6. 구동 코일
7. 하부 스프링 8. 베이스 부재
10. 상부 강재 20. 하부 강재

Claims (4)

1. 카메라용 모듈로,
   상기 카메라용 모듈은 촬상소자를 표면에 구비한 사각형상의 센서부;
   상기 센서부의 촬상소자가 위치하는 면과 마주하고, 이물방지용 고리모양 차단부를 상기 촬상소자가 위치하는 면과 마주하는 면의 반대면에 구비하는 베이스 부재; 및
   상기 베이스 부재를 사이에 두고 상기 센서부와 대향해 위치하는 구동부를 포함하고,
   상기 구동부는,
   하나 이상의 렌즈를 내부에 수용하는 렌즈 어셈블리를 유지하기 위해 통 형상을 가지며, 구동 코일이 상기 통 형상의 외주를 감싸며 위치하도록 고정된 렌즈 홀더;
   상기 구동코일과 대향하는 영구자석을 구비하고, 상기 베이스부재에 고정된 요크;
   상기 렌즈 홀더의 광축방향 양측 단부에 내주측 단부가 위치하고, 상기 요크에 접하는 스페이서에 외주측 단부가 위치하는 한 쌍의 판 스프링; 및
   상기 한쌍의 판 스프링의 내주측 단부가 위치하는 부위의 하부인, 렌즈홀더의 광축방향 양측 단부에 고리 형상으로 위치하는 강재를 포함하고,
   상기 강재는 강자성체인,
   카메라 모듈.
   
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 강재는 상기 렌즈 홀더의 광축방향 양측 단부에 상기 영구자석의 방향과 평행하게 직선 형상으로 위치하는,
   카메라 모듈.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 영구자석은 복수개이고, 상기 구동코일에 통전함으로써 상기 영구자석의 자계와 상기 구동코일에 흐르는 전류에 의한 자계와의 상호작용에 의해, 상기 렌즈 홀더를 광축 방향으로 위치 조정하고,
   상기 렌즈 홀더의 광축 방향 중심은 상기 영구자석과 상기 양측 단부에 고정되는 강재 사이의 인력인 자기력에 의해 유지되는,
   카메라 모듈.

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