KR101499841B1 - 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 휴대단말기용 카메라 액추에이터 - Google Patents

자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 휴대단말기용 카메라 액추에이터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 휴대단말기용 카메라 액추에이터로서, 렌즈의 위치를 감지하여 신속하고 정밀하게 렌즈의 위치를 제어할 수 있는 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 휴대단말기용 카메라 액추에이터에 관한 것이다.
본 발명의 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 휴대단말기용 카메라 액추에이터는, 카메라의 렌즈를 이동시켜 렌즈의 초점을 조절하거나 이미지의 흔들림을 방지하는 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 카메라 액추에이터로서, 휴대단말기에 장착되는 고정부; 상기 고정부에 장착되는 회로기판; 상기 회로기판에 장착되는 제1코일; 상기 고정부의 상부에서 렌즈와 평행한 방향으로 이동 가능하게 설치되는 제1캐리어; 외측면이 상기 제1코일과 마주보도록 상기 제1캐리어에 장착되어 상기 제1코일에 전류가 인가되면 상기 제1캐리어에 제1구동력을 발생시키는 마그네트; 상기 제1캐리어의 내부에서 렌즈의 광축 방향으로 이동 가능하게 설치되고, 상기 제1구동력에 의해 상기 제1캐리어가 이동할 때 함께 이동하는 제2캐리어; 상기 제2캐리어에 장착되어 상기 마그네트의 내측에 배치되고, 전류가 인가되면 상기 제2캐리어에 제2구동력을 발생시키는 제2코일; 하나 이상의 렌즈로 구성되고, 상기 제2캐리어에 장착되어 상기 제2캐리어와 함께 이동하는 렌즈부; 및 상기 마그네트의 하부에 배치되도록 상기 고정부에 장착되어 상기 제1캐리어의 위치를 감지하는 홀센서를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 휴대단말기용 카메라 액추에이터{Camera actuator with auto focusing and optical image stabilizer for portable device}
본 발명은 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 휴대단말기용 카메라 액추에이터로서, 렌즈의 위치를 감지하여 신속하고 정밀하게 렌즈의 위치를 제어할 수 있는 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 휴대단말기용 카메라 액추에이터에 관한 것이다.
스마트폰과 같은 휴대단말기가 널리 보급되고 신제품이 계속해서 개발되면서 휴대단말기의 멀티미디어 관련 기술이 급격하게 발전하고 있다.
이 중, 고화질 동영상, 사진 등에 대한 일반인들의 수요가 증가함에 따라 자동 초점 조절 기능, 광학 줌 기능 등을 갖추고 있는 고화소 고기능 카메라가 구비된 휴대단말기가 점차 보편화되고 있다.
또한, 손떨림 현상에 의한 화질 저하 문제를 개선하기 위하여 손떨림 보정 기능이 부가되고 있다.
등록특허 제10-1200711호에는 카메라용 자동 초점 및 손떨림 보정 장치가 개시되어 있다.
도 1은 종래의 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 장치가 장착된 소형 카메라의 분해사시도이고, 도 2는 종래의 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 장치가 장착된 소형 카메라의 수직 단면도이다.
종래의 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 장치는, 카메라의 내부에 수평 이동되게 장착되고, 외측에 제1코일부재(300)가 장착된 제1블레이드(200)와; 내부에 렌즈가 장착되고, 상기 제1블레이드(200)의 내부에 상하 이동되게 장착되며, 외측에 제2코일부재(500)가 장착된 제2블레이드(400)와; 카메라의 내부에 장착되어 상기 제1블레이드(200)의 외측에 배치되는 마그네트(700)로 이루어진다.
그리고 상기 제1블레이드(200)의 측면에는 내측과 외측을 연통시키는 관통구(211)가 형성되고, 상기 제2코일부재(500)는 상기 관통구(211)에 삽입되어 상기 마그네트(700)에 인접하게 배치되며, 상기 제1코일부재(300)에 전원 인가시 발생하는 제2전자기장과 상기 마그네트(700)에서 발생하는 자기장의 상호 작용에 의해 상기 제1블레이드(200)가 상기 제2블레이드(400)와 함께 수평 이동하고, 상기 제2코일부재(500)에 전원 인가시 발생하는 제2전자기장과 상기 마그네트(700)에서 발생하는 자기장과의 상호 작용에 의해 상기 제2블레이드(400)가 상기 제1블레이드(200)의 내부에서 상하 이동한다.
이러한 종래의 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 장치는 제1코일부재(300) 또는 제2코일부재(500)에 전류가 인가되면 렌즈의 위치를 조절하여 렌즈의 초점을 조절하거나 손떨림에 의한 이미지의 흔들림을 보정한다.
하지만 카메라 기능의 향상과 함께 더욱 높은 품질의 이미지 촬영을 위하여 렌즈의 위치를 더욱 신속하고 정밀하게 제어할 필요가 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전체 크기를 소형으로 유지하면서 카메라 손떨림 보정을 위하여 구동되는 렌즈의 위치를 감지하여 신속하고 정밀하게 렌즈의 위치를 제어할 수 있는 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 휴대단말기용 카메라 액추에이터를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 휴대단말기용 카메라 액추에이터는, 카메라의 렌즈를 이동시켜 렌즈의 초점을 조절하거나 이미지의 흔들림을 방지하는 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 카메라 액추에이터로서, 휴대단말기에 장착되는 고정부; 상기 고정부에 장착되는 회로기판; 상기 회로기판에 장착되는 제1코일; 상기 고정부의 상부에서 렌즈와 평행한 방향으로 이동 가능하게 설치되는 제1캐리어; 외측면이 상기 제1코일과 마주보도록 상기 제1캐리어에 장착되어 상기 제1코일에 전류가 인가되면 상기 제1캐리어에 제1구동력을 발생시키는 마그네트; 상기 제1캐리어의 내부에서 렌즈의 광축 방향으로 이동 가능하게 설치되고, 상기 제1구동력에 의해 상기 제1캐리어가 이동할 때 함께 이동하는 제2캐리어; 상기 제2캐리어에 장착되어 상기 마그네트의 내측에 배치되고, 전류가 인가되면 상기 제2캐리어에 제2구동력을 발생시키는 제2코일; 하나 이상의 렌즈로 구성되고, 상기 제2캐리어에 장착되어 상기 제2캐리어와 함께 이동하는 렌즈부; 및 상기 마그네트의 하부에 배치되도록 상기 고정부에 장착되어 상기 제1캐리어의 위치를 감지하는 홀센서를 포함하여 이루어진다.
상기 제1캐리어를 렌즈와 평행한 방향으로 이동 가능하게 탄성지지하는 필라멘트 와이어와, 상기 제2캐리어를 렌즈의 광축방향으로 이동 가능하게 탄성지지하는 탄성부를 더 포함하여 이루어지되, 상기 필라멘트 와이어는 일단이 상기 고정부에 장착되고 타단이 상기 탄성부에 장착되는 코일스프링이다.
상기 홀센서는, 상기 제1캐리어의 제1축방향 위치를 감지하는 제1홀센서와, 상기 제1축방향과 수직인 상기 제1캐리어의 제2축방향 위치를 감지하는 제2홀센서로 이루어지고, 상기 고정부에는 상기 홀센서가 삽입되도록 상부로 개방된 삽입홈이 형성된다.
상기 회로기판은, 상기 고정부에 장착되는 장착부와, 상기 제1캐리어의 측면을 감싸도록 상기 장착부로부터 절곡 형성되고, 상기 제1캐리어와 대면하는 내측면에 상기 제1코일이 장착되는 회로부로 이루어진다.
상기 마그네트는 상기 제2코일과 마주보는 내측면이 외측방향으로 오목한 곡면 형상으로 형성되고, 상기 제1코일과 제2코일 사이에 배치되어 상기 제1코일과 제2코일 주위에 자기장을 형성한다.
상기 마그네트는, 상기 제1코일 및 제2코일과 대면하는 각 면이 서로 다른 극성을 갖도록 분극되어 있는 제1자력부와, 상기 제1자력부의 상부 및 하부에 위치하여 상기 제1자력부와 반대의 극성을 갖는 제2자력부로 이루어진다.
본 발명에 따른 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 휴대단말기용 카메라 액추에이터는, 전체 크기를 소형으로 유지하면서 홀센서를 구비하여 카메라의 손떨림 보정을 위하여 렌즈 및 제1캐리어와 함께 구동하는 마그네트의 위치를 감지함으로써, 신속하고 정밀하게 렌즈의 위치를 제어할 수 있다.
또한, 제1캐리어를 탄성지지하는 필라멘트 와이어는 코일스프링으로 이루어짐으로써, 낙하 또는 외부 충격에 의해 소성 변형되는 것을 방지하여 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 장치가 장착된 소형 카메라의 분해사시도,
도 2는 종래의 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 장치가 장착된 소형 카메라의 수직 단면도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 휴대단말기용 카메라 액추에이터의 사시도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 가는 휴대단말기용 카메라 액추에이터의 분해사시도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 필라멘트 와이어의 사시도,
도 6은 도 4의 ①부분을 분해하여 나타낸 분해사시도,
도 7은 도 3의 A-A선을 취하여 본 단면도,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 제1코일, 마그네트, 제2코일 및 홀센서를 개략적으로 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 휴대단말기용 카메라 액추에이터의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 가는 휴대단말기용 카메라 액추에이터의 분해사시도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 필라멘트 와이어의 사시도이고, 도 6은 도 4의 ①부분을 분해하여 나타낸 분해사시도이며, 도 7은 도 3의 A-A선을 취하여 본 단면도이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 제1코일, 마그네트, 제2코일 및 홀센서를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 휴대단말기용 카메라 액추에이터는 도 3 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 고정부(10), 회로기판(15), 제1코일(20), 제1캐리어(30), 필라멘트 와이어(40), 마그네트(50), 제2캐리어(60), 탄성부(80,81), 제2코일(90) 및 홀센서(101,102)로 이루어진다.
고정부(10)는 휴대단말기에 장착되고, 상부에 제1캐리어(30)가 이동 가능하게 설치된다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 고정부(10)의 상부에는 상부로 개방된 삽입홈(11)이 형성되고, 고정부(10)의 상부에 커버(12)가 결합되어 고정부(10)의 상부에 설치되는 부품을 덮는다.
회로기판(15)은 고정부(10)에 장착되고, 제1코일(20)이 장착된다.
이러한 회로기판(15)은 장착부(16)와 회로부(17)로 이루어진다.
구체적으로 장착부(16)는 고정부(10)의 상부에 장착되고, 회로부(17)는 제1캐리어(30)의 측면을 감싸도록 장착부(16)로부터 절곡 형성된다.
그리고 회로부(17)는 제1캐리어(30)와 대면하는 내측면에 제1코일(20)이 장착된다.
제1코일(20)은 전술한 바와 같이 회로부(17)에 장착된다.
구체적으로 제1코일(20)은 도 4에 도시된 바와 같이 중공홀(21)을 중심으로 권취되어 있다.
이와 같은 제1코일(20)은 4개로 이루어지고, 육면체 형상으로 형성된 제1캐리어(30)의 네 측면에 각각 대응되도록 위치한다.
제1캐리어(30)는 필라멘트 와이어(40)에 의해 고정부의 상부에서 렌즈와 평행한 방향으로 이동 가능하게 설치된다.
그리고 도 6에 도시된 바와 같이 제1캐리어(30)에는 결합홈(31)이 형성되어 있다.
결합홈(31)은 제1캐리어(30)의 내측과 외측을 관통하도록 형성되며 마그네트(50)가 장착된다.
필라멘트 와이어(40)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 코일스프링 형상으로 형성된다.
그리고 하단이 고정부(10)에 장착되고 상단이 탄성부에 장착되어 제1캐리어(30)를 렌즈와 평행한 방향으로 이동 가능하도록 탄성지지한다.
구체적으로 필라멘트 와이어(40)의 상단이 장착되는 탄성부는 제1캐리어(30) 및 제2캐리어(60)의 상부에 위치하는 제1탄성부(80)이다.
이와 같이 제1캐리어(30)를 탄성지지하는 필라멘트 와이어(40)는 코일스프링으로 이루어짐으로써, 낙하 또는 외부 충격에 의해 소성 변형되는 것을 방지하여 내구성을 향상시킬 수 있다.
이에 반해 일반적인 직선 형상의 와이어스프링의 경우 낙하에 의한 충격 또는 다른 외부 충격에 의해 소성변형되기 쉽다.
마그네트(50)는 외측면이 제1코일(20)과 마주보도록 제1캐리어(30)에 장착되고, 제1코일(20)에 전류가 인가되면 제1캐리어(30)에 제1구동력을 발생시킨다.
그리고 도 5에 도시된 바와 같이, 마그네트(50)는 제2코일(90)과 마주보는 내측면이 외측방향으로 오목한 곡면 형상으로 형성된다.
이와 같이 마그네트(50)의 내측면이 곡면 형상으로 형성됨으로써, 마그네트(50)가 제2코일(90)의 외주면에 더욱 가까이 위치할 수 있기 때문에 제2코일(90)의 주위에 형성되는 자기장의 세기를 증가시킬 수 있다.
제1구동력은 제1캐리어(30)를 렌즈와 평행한 방향인 수평방향으로 이동시키는 힘으로서, 제1캐리어(30)의 위치를 조절하여 카메라에 의해 촬영되는 이미지의 흔들림을 보정한다.
전술한 바와 같이 마그네트(50)는 결합홈(31)에 장착되어, 도 7에 도시된 바와 같이 제1코일(20)과 제2코일(90) 사이에 배치된다.
그리고 마그네트(50)는 제1코일(20)과 제2코일(90) 주위에 자기장을 형성함으로써 제1코일(20)과 제2코일(90)에 전류가 인가됨에 따라 발생하는 전자기력에 의해 렌즈를 수직 또는 수평방향으로 이동시킬 수 있다.
구체적으로 도 8에 도시된 바와 같이 마그네트(50)는 제1코일(20) 및 제2코일(90)과 대면하는 각 면이 서로 다른 극성을 갖도록 분극되어 있는 제1자력부(51)와 상기 제1자력부(51)의 상부 및 하부에 위치하여 제1자력부(51)와 반대의 극성을 갖는 제2자력부(52)로 구분된다.
이러한 마그네트(50)는 4개로 이루어져 제1코일(20)에 각각 대응되도록 배치된다.
제2캐리어(60)는 제1캐리어(30)의 내부에서 렌즈의 광축 방향으로 이동 가능하게 설치되고, 제1구동력에 의해 제2캐리어(60)가 이동할 때 함께 이동한다.
그리고 제2캐리어(60)의 둘레에 제2코일(90)이 권취된다.
렌즈부(70)는 하나 이상의 렌즈를 포함하여 구성되고, 제2캐리어(60)에 장착되어 제2캐리어(60)와 함께 이동한다.
탄성부(80,81)는 일단이 제1캐리어(30)에 장착되고 타단이 제2캐리어(60)에 장착되어, 제2캐리어(60)를 렌즈의 광축 방향으로 이동 가능하도록 탄성지지한다.
이러한 탄성부는 제1캐리어(30)와 제2캐리어(60)의 상부에 장착되는 제1탄성부(80)와, 제1캐리어(30)와 제2캐리어(60)의 하부에 장착되는 제2탄성부(81)로 이루어진다.
전술한 바와 같이 제1탄성부(80)에는 필라멘트 와이어(40)의 상단이 고정 장착된다.
제2코일(90)은 제2캐리어(60)에 장착되어 마그네트(50)의 내측에 배치되고, 전류가 인가되면 제2캐리어(60)에 제2구동력을 발생시킨다.
제2구동력은 제2캐리어(60)를 렌즈의 광축 방향인 상하방향으로 이동시키는 힘으로서, 렌즈의 초점을 조절한다.
홀센서(101,102)는 마그네트(50)의 하부에 배치되도록 고정부(10)에 형성된 삽입홈(11)에 삽입 배치되어 제2캐리어(60)의 위치를 감지한다.
이러한 홀센서는 도 4에 도시된 바와 같이 제1홀센서(101)와 제2홀센서(102)로 이루어진다.
제1홀센서(101)는 제1캐리어(30)의 제1축방향(X) 위치를 감지하고, 제2홀센서(102)는 상기 제1축방향(X)과 수직인 제1캐리어(30)의 제2축방향(Y) 위치를 감지한다.
구체적으로 홀센서는 마그네트(50)에 의한 자기장 분포의 변화를 감지하여 제1캐리어(30)의 위치를 감지한다.
즉 카메라에 흔들림이 발생할 때 제1코일(20)에 전류가 인가되어 마그네트(50)가 장착된 제1캐리어(30)가 수평방향인 제1축방향(X) 또는 제2축방향(Y)으로 이동하게 되면 자기장 분포의 변화에 따른 홀센서와 마그네트(50)의 상대적인 위치변화를 감지하여 제1캐리어(30)의 위치를 감지하고, 필요시에 제1캐리어(30)의 위치 편차를 보정한다.
이와 같이 홀센서에 의해 카메라의 손떨림 보정을 위하여 구동되는 제1캐리어(30)의 위치를 감지함으로써 신속하고 정밀하게 렌즈의 위치를 제어할 수 있다.
이에 따라 이미지 흔들림에 대하여 더욱 신속하고 정밀하게 대처할 수 있다.
본 발명인 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 휴대단말기용 카메라 액추에이터는 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
10 : 고정부, 11 : 삽입홈, 12 : 커버,
15 : 회로기판, 16 : 장착부, 17 : 회로부,
20 : 제1코일, 21 : 중공홀,
30 : 제1캐리어, 31 : 결합홈,
40 : 필라멘트 와이어,
50 : 마그네트, 51 : 제1자력부, 52 : 제2자력부,
60 : 제2캐리어,
70 : 렌즈부,
80 : 제1탄성부, 81 제2탄성부,
90 : 제2코일,
101 : 제1홀센서, 102 : 제2홀센서,

Claims (6)

  1. 카메라의 렌즈를 이동시켜 렌즈의 초점을 조절하거나 이미지의 흔들림을 방지하는 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 카메라 액추에이터에 있어서,
    휴대단말기에 장착되는 고정부;
    상기 고정부에 장착되는 회로기판;
    상기 회로기판에 장착되는 제1코일;
    상기 고정부의 상부에서 렌즈와 평행한 방향으로 이동 가능하게 설치되는 제1캐리어;
    외측면이 상기 제1코일과 마주보도록 상기 제1캐리어에 장착되어 상기 제1코일에 전류가 인가되면 상기 제1캐리어에 제1구동력을 발생시키는 마그네트;
    상기 제1캐리어의 내부에서 렌즈의 광축 방향으로 이동 가능하게 설치되고, 상기 제1구동력에 의해 상기 제1캐리어가 이동할 때 함께 이동하는 제2캐리어;
    상기 제2캐리어에 장착되어 상기 마그네트의 내측에 배치되고, 전류가 인가되면 상기 제2캐리어에 제2구동력을 발생시키는 제2코일;
    하나 이상의 렌즈로 구성되고, 상기 제2캐리어에 장착되어 상기 제2캐리어와 함께 이동하는 렌즈부;
    상기 마그네트의 하부에 배치되도록 상기 고정부에 장착되고, 상기 마그네트에 의한 자기장 분포의 변화를 감지하여 상기 제1캐리어의 위치를 감지하는 홀센서;
    상기 제1캐리어를 렌즈와 평행한 방향으로 이동 가능하게 탄성지지하는 필라멘트 와이어; 및
    상기 제2캐리어를 렌즈의 광축방향으로 이동 가능하게 탄성지지하는 탄성부를 포함하여 이루어지되,
    상기 필라멘트 와이어는 코일스프링 형상으로 형성되어 일단이 상기 고정부에 장착되고 타단이 상기 탄성부에 장착되는 것을 특징으로 하는 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 휴대단말기용 카메라 액추에이터.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 홀센서는,
    상기 제1캐리어의 제1축방향 위치를 감지하는 제1홀센서와,
    상기 제1축방향과 수직인 상기 제1캐리어의 제2축방향 위치를 감지하는 제2홀센서로 이루어지고,
    상기 고정부에는 상기 홀센서가 삽입되도록 상부로 개방된 삽입홈이 형성된 것을 특징으로 하는 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 휴대단말기용 카메라 액추에이터.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 회로기판은,
    상기 고정부에 장착되는 장착부와,
    상기 제1캐리어의 측면을 감싸도록 상기 장착부로부터 절곡 형성되고, 상기 제1캐리어와 대면하는 내측면에 상기 제1코일이 장착되는 회로부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 휴대단말기용 카메라 액추에이터.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 마그네트는 상기 제2코일과 마주보는 내측면이 외측방향으로 오목한 곡면 형상으로 형성되고, 상기 제1코일과 제2코일 사이에 배치되어 상기 제1코일과 제2코일 주위에 자기장을 형성하는 것을 특징으로 하는 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 휴대단말기용 카메라 액추에이터.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 마그네트는, 상기 제1코일 및 제2코일과 대면하는 각 면이 서로 다른 극성을 갖도록 분극되어 있는 제1자력부와, 상기 제1자력부의 상부 및 하부에 위치하여 상기 제1자력부와 반대의 극성을 갖는 제2자력부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 휴대단말기용 카메라 액추에이터.
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