KR101592286B1 - 카메라 모듈 - Google Patents

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KR101592286B1
KR101592286B1 KR1020140148140A KR20140148140A KR101592286B1 KR 101592286 B1 KR101592286 B1 KR 101592286B1 KR 1020140148140 A KR1020140148140 A KR 1020140148140A KR 20140148140 A KR20140148140 A KR 20140148140A KR 101592286 B1 KR101592286 B1 KR 101592286B1
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이주형
김진기
유기성
경동혁
오창환
나형철
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(주)옵티스
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Abstract

본 발명의 카메라 모듈은 이미지 센서에 대면되는 본체를 포함하는 고정 유니트, 렌즈가 장착되는 렌즈 보빈부가 광축 방향으로 이동 가능하게 설치되며, 상기 고정 유니트에 대하여 상기 광축에 수직한 수평 방향으로 이동되는 이동 유니트, 상기 이동 유니트에 대한 상기 렌즈 보빈부의 변위를 측정하는 AF 센서부 및 상기 고정 유니트에 대한 상기 이동 유니트의 변위를 측정하는 OIS 센서부를 포함할 수 있다.

Description

카메라 모듈{CAMERA MODULE}
본 발명은 피사체를 촬영하는 카메라 모듈에 관한 것으로서, 자동 초점 조절 수단 및 광학적 손떨림 보정 수단을 구비한 카메라 모듈에 관한 것이다.
피사체의 촬영시 렌즈의 초점이 자동으로 조절되는 오토 포커싱(AF : auto focusing) 기능을 갖는 카메라 모듈이 일반적인 디지털 카메라는 물론 핸드폰이나 태블릿 PC 등의 모바일 기기에 많이 적용되고 있다.
최근에는 오토 포커싱(AF) 기능에 한정되지 않고 손떨림 방지 수단이 채용된 카메라 모듈도 속속 등장하고 있다. 손떨림 방지 수단은 크게 전자식과 광학식으로 구분할 수 있다. 전자적 보정 방식(EIS : Electronic Image Stabilizer)은 이미지 센서에서 출력되는 이미지 신호를 영상 처리하는 방식이다. 광학식 손떨림 보정(OIS : Optical Image Stabilizer) 방식은 이미지 센서나 렌즈 광학계의 위치나 각도를 기구적으로 조절하는 방식이다.
OIS 장치가 장착된 카메라 모듈은 구조가 복잡하여 부피가 커지므로 모바일 기기용으로 채용되기 위해서는 많은 기술적 난관을 극복해야 한다.
한국공개특허공보 제2007-0065195호에는 상 치우침 보정에 대한 장치가 기재되어 있지만 구조적으로 스마트폰과 같은 모바일 기기용으로 소형화가 어렵다.
한국공개특허공보 제2007-0065195호
본 발명은 AF(Auto Focusing) 기능 및 OIS(Optical Image Stabilizer) 기능을 구현하며 두께나 부피가 소형화된 모바일 기기에 최적화된 카메라 모듈에 관한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 카메라 모듈은 이미지 센서에 대면되는 본체를 포함하는 고정 유니트, 렌즈가 장착되는 렌즈 보빈부가 광축 방향으로 이동 가능하게 설치되며, 상기 고정 유니트에 대하여 상기 광축에 수직한 수평 방향으로 이동되는 이동 유니트, 상기 이동 유니트에 대한 상기 렌즈 보빈부의 변위를 측정하는 AF 센서부 및 상기 고정 유니트에 대한 상기 이동 유니트의 변위를 측정하는 OIS 센서부를 포함할 수 있다.
본 발명의 카메라 모듈은 모바일 기기에 최적화된 것으로서, 렌즈 시프트 방식에 해당하며 전자적 보정은 물론, 광학적으로 화상의 열화를 보정한다. 따라서, 노출 시간이 길어질 때 카메라가 흔들렸을 때에도 화상의 열화없이 고화질의 촬영이 가능하다. 또한, 저조도 환경에서도 고화질의 촬영을 할 수 있다.
본 발명의 카메라 모듈은 AF 센서부와 OIS 센서부를 사용함으로써, AF와 OIS를 피드백 제어할 수 있다.
이때, 케이스 또는 고정 유니트에 마련되는 거리 측정 센서를 AF 센서부로 구성함으로써, 생산성을 개선하고, 소형화를 도모할 수 있다.
본 발명의 카메라 모듈은 영구 자석을 공통으로 AF 액츄에이터와 OIS 액츄에이터로 사용함으로써, 공간을 효율적으로 사용하여 장치를 구성할 수 있다.
도 1은 카메라 모듈을 나타낸 개략도이다.
도 2는 카메라 모듈의 사시도이다.
도 3은 카메라 모듈의 분해 사시도이다.
도 4는 하우징의 일부를 절개한 부분 사시도이다.
도 5는 볼 및 안내 구조를 모식적으로 도시한 측단면도이다.
도 6은 가압 부재 및 볼을 모식적으로 도시한 측단면도이다.
도 7은 흡입 자석을 모식적으로 도시한 측단면도이다.
도 8은 본 발명의 카메라 모듈을 나타낸 개략도이다.
도 9는 본 발명의 다른 카메라 모듈을 나타낸 개략도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
도 1 내지 도 7을 함께 참조하며 카메라 모듈의 구성 및 작용에 대하여 구체적으로 설명한다.
피사체의 촬영시 렌즈의 초점이 자동으로 조절되는 오토 포커싱(AF : auto focusing) 기능과 광학식 손떨림 보정(OIS : Optical Image Stabilizer) 기능을 모두 구현하기 위해, 카메라 모듈에는 고정 유니트 및 이동 유니트가 포함될 수 있다.
광이 입사하는 광축의 일측을 제1측이라고 하고, 이미지 센서(미도시) 방향으로 광이 나가는 광축의 타측을 제2측이라고 정의한다. 또한, xyz 직교 좌표계를 형성하는 제1축, 제2축 및 제3축을 정의한다. 광축 또는 제1축은 z축에 대응되고, 광축에 수직한 제2축은 x축에 대응되며, 광축에 수직한 제3축은 y축에 대응된다.
본 발명에서 '수평 방향'은 광축에 수직한 방향인 x축 방향 또는 y축 방향을 말한다. 이를 확장하여, 광축에 수직은 아니지만 광축의 측면 방사상을 향하되 광축에 경사진 방향도 근사적으로 '수평 방향'으로 정의한다.
카메라 촬영시 손떨림이 발생하면 정확한 화상을 촬영하기 힘들다, 이를 광학식으로 보정하기 위한 수단으로 카메라 틸팅(camera tilting) 방식과 렌즈 시프트(lens shift) 방식이 있다.
카메라 틸팅 방식은 렌즈를 포함한 카메라 모듈 자체를 이미지 센서와 함께 틸팅시킴으로써 피사체와 카메라 모듈 중심을 연결하는 가상의 축과 실제 광이 입사되는 광축을 일치시키는 방식이다. 그러나 카메라 틸팅 방식은 부피가 커지고 틸팅 구동을 위한 소비 전력이 커지는 단점이 있다. 카메라 틸팅 방식을 간략화하여 이미지 센서는 가만히 두고 광축에 대하여 수평 방향으로 렌즈를 이동시키는 방식이 렌즈 시프트 방식이다.
본 발명의 카메라 모듈은 모바일 기기에 최적화된 것으로서, 렌즈 시프트 방식에 해당하며 상세한 설명은 생략하지만 전자적 보정(EIS)도 가능하고, 광학적으로 화상의 열화를 보정한다. 따라서, 노출 시간이 길고 카메라가 흔들렸을 때에도 화상의 열화없이 고화질의 촬영이 가능하다. 또한, 저조도 환경에서도 고화질의 촬영을 할 수 있다.
본 발명에서, 오토 포커싱(AF) 기능을 수행하기 위하여 렌즈를 광축 방향으로 이동할 수 있어야 한다. 한편, 광학적 보정(OIS)을 수행하기 위하여 렌즈를 광축에 수직한 수평 방향으로 이동할 수 있어야 한다. 본 발명의 카메라 모듈은 AF 기능과 OIS 기능을 독립적으로 수행할 수 있다.
고정 유니트는 이미지 센서에 대면되는 본체(410), 케이스(100)를 포함할 수 있다.
본체(410)는 이미지 센서와 대면되는 것으로, 카메라 모듈의 외관을 형성할 수 있다. 또한, 본체(410)는 모바일 기기 등의 외부 기기에 카메라 모듈이 조립될 때 조립 기반을 제공하며, 하중이나 외력을 지지한다. 케이스(100)는 본체(410)를 덮는 커버에 해당한다.
고정된 요소인 본체(410)에 대하여 이동되는 요소인 이동 유니트(300)를 정의할 수 있다. 이동 유니트(300)는 하우징(310), 렌즈 보빈부(330), AF 액츄에이터를 포함할 수 있다.
일 실시예로서, 이동 유니트(300)에는 렌즈(미도시)가 장착되는 렌즈 보빈부(330)가 광축 방향으로 이동 가능하게 설치될 수 있다. 그리고, 이동 유니트(300)는 OIS 구동시 고정 유니트(400)에 대하여 광축에 수직한 수평 방향으로 이동할 수 있다.
렌즈 보빈부(330)는 렌즈가 장착되는 곳으로 광축 방향 이동은 물론 수평 방향의 이동이 가능하다. 렌즈 보빈부(330)의 광축 방향 구동력은 AF 액츄에이터가 제공하고, 수평 방향 구동력은 OIS 액츄에이터가 제공할 수 있다.
오토 포커싱시, 렌즈 보빈부(330)는 하우징(310)에 대하여 광축 방향으로 이동할 수 있다. 렌즈 보빈부(330)의 광축 방향 구동력은 AF 액츄에이터에 의하여 발생하며, AF 액츄에이터는 OIS 액츄에이터의 동작 여부에 독립적일 수 있다.
하우징(310)은 렌즈 보빈부(330)와 본체(410) 사이에 위치할 수 있다. 하우징(310)의 내부에 렌즈 보빈부(330)가 위치한다. 하우징(310)이 OIS 동작을 위하여 수평 방향으로 이동되면, 렌즈 보빈부(330)가 AF 기능을 위하여 광축 방향으로 이동되고 있더라도, 렌즈 보빈부(330)는 하우징(310)과 함께 하우징(310)과 동일한 수평 변위만큼 이동될 수 있다.
하우징(310)은 광학적 손떨림 보정시, 본체(410)에 대하여 수평 방향으로 이동될 수 있다. 하우징(310)의 수평 방향 구동력은 OIS 액츄에이터에 의하여 발생하며, AF 액츄에이터의 동작 여부에 독립적일 수 있다. 하우징(310)은 구동 자석(340)이 설치되는 자석 고정부(314)를 구비할 수 있다.
AF 액츄에이터는 하우징(310)에 설치되는 구동 자석(340) 및 렌즈 보빈부(330)에 설치되는 AF 코일(350)을 포함할 수 있다. AF 액츄에이터는 렌즈 보빈부(330)의 광축 방향 구동을 위한 전자기력을 발생한다. AF 액츄에이터는 오토 포커싱 동작시 이동 유니트(300)에 대한 렌즈 보빈부(330)의 광축 방향 구동력을 발생할 수 있다.
OIS 액츄에이터는 하우징(310)에 설치되는 구동 자석(340) 및 본체(410)에 설치되는 OIS 코일(450)을 포함할 수 있다. OIS 액츄에이터는 하우징(310)의 수평 방향 구동을 위한 전자기력을 발생한다. OIS 액츄에이터는 광학적 손떨림 보정시 고정 유니트(400)에 대한 이동 유니트(300)의 수평 방향 구동력을 발생한다.
AF 액츄에이터의 구동 자석(340)과 OIS 액츄에이터의 구동 자석(340)은 하우징(310)의 내부에 고정되는 별개의 영구 자석 또는 공통의 영구 자석일 수 있다. 공통의 영구 자석인 실시예는, AF 액츄에이터의 자석과 OIS 액츄에이터의 자석이 별개로 설치되는 실시예에 비하여, 자력의 간섭에 의한 전자기력의 왜곡을 피할 수 있고, 설치 공간을 절약할 수 있으며, 이동되는 부분인 하우징(310)의 관성을 줄일 수 있고, 액츄에이터의 소비 전력을 줄일 수 있다.
구동 자석(340)은 제1축 방향으로 서로 마주보는 한 쌍의 제1 구동 자석(340a)과, 제2축 방향으로 서로 마주보는 한 쌍의 제2 구동 자석(340b)을 포함할 수 있다.
일 실시예로서, 구동 자석(340)의 측면은 렌즈 보빈부(330)의 외주를 따라 방사상으로 AF 코일(350)과 대면된다. 구동 자석(340)의 상면 또는 배면은 광축 방향을 따라 OIS 코일(450)과 대면될 수 있다.
OIS 코일(450)은 한 쌍의 제1 구동 자석(340a)에 대면되는 한 쌍의 제1 OIS 코일(450a)과, 제2 구동 자석(340b)에 대면되는 한 쌍의 제2 OIS 코일(450b)을 포함할 수 있다. 여러 개의 OIS 코일(450)은 OIS 코일 기판(460)에 형성된 패턴일 수 있다. 따라서, 코일의 두께를 줄이고 조립 공수를 줄일 수 있다.
한편, 하우징(310) 내부에 있어서 렌즈 보빈부(330)가 광축으로 이동 가능하게 설치되어야 하므로 렌즈 보빈부(330)를 광축 방향으로 탄성 지지하거나, 렌즈 보빈부(330)의 자중을 지지하는 수단이 필요하다. 렌즈 보빈부(330)의 탄성 지지 수단으로서 광축 방향을 따라 제1 AF 서스펜션(321) 및 제2 AF 서스펜션(322)이 마련될 수 있다. 광축 방향으로 한 쌍의 AF 서스펜션(321,322)이 마련되는 이유는 렌즈 보빈부(330)의 스큐를 방지하기 위함이다.
일 실시예로서, AF 서스펜션(321,322)은 탄성을 갖는 금속판으로 이루어지며, 광축 방향의 휨 변형이 쉽도록 금속판의 일부를 절개하여 탄성 특성을 조절할 수 있다. AF 서스펜션(321,322)은 제1축 방향의 탄성 변형은 허용하되, 제2축 및 제3축 방향을 따른 렌즈 보빈부(330)의 이동은 억제할 수 있는 형상으로 마련되는 것이 바람직하다. 이는 AF 구동 변위나 자중 처짐이나 진동/충격 변위에 대하여 렌즈 보빈부(330)의 광중심을 초기 세팅된 카메라 모듈의 광중심과 일치시키기 위함이다.
한편, 본체(410)에 대하여 하우징(310)이 이동 가능하게 설치되어야 하므로 본체(410)에 대하여 하우징(310)을 수평 방향으로 탄력적으로 지지하는 수단이 필요하다. 또한, 하우징(310)의 자중도 지지되어야 한다. 여기서 '자중'은 카메라 모듈의 자세에 따라 광축 방향 벡터, 수평 방향 벡터, 광축 및 수평 방향의 분력을 합한 벡터 등 다양한 형태가 될 수 있다. 이러한 실시예로서 이동 유니트 지지 수단(900)이 마련될 수 있다.
이동 유니트 지지 수단(900)은 고정 유니트(400)에 대하여 이동 유니트(300)를 수평 방향으로 이동 가능하게 지지할 수 있다.
일 실시예로서, 이동 유니트 지지 수단(900)은, 고정 유니트(400) 및 이동 유니트(300) 사이에 개재되는 볼(ball)을 포함한다. 볼은 고정 유니트(400) 및 이동 유니트(300) 각각에 구름 접촉되므로 OIS 구동시 이동 유니트(300)의 마찰 부하를 극소화시킬 수 있고, 이동 유니트(300)의 광축 방향 유동을 차단할 수 있다.
볼이 정해진 위치에서 이탈되는 것을 방지하거나 볼의 이동 궤적을 원하는 범위 내로 두기 위한 수단으로서, 가이드 수단이 마련될 수 있다.
일 실시예로서, 가이드 수단은, 볼 및 이동 유니트(300)의 구름 접촉면을 형성하는 제1 삽입홈(390)과, 볼 및 고정 유니트(400)의 구름 접촉면을 형성하는 제2 삽입홈(490)을 포함한다. 볼이 삽입되는 제1 삽입홈(390) 및 제2 삽입홈(490)은 고정 유니트(400) 및 이동 유니트(300)에 각각 마련될 수 있다.
제1 삽입홈(390)의 개구 및 제2 삽입홈(490)의 개구는 광축을 따라 마주보는 것이 바람직하며, 이에 따르면 볼의 조립성이 개선되고 볼의 상태를 외부에서 관찰 가능하게 할 수 있다.
한편, 이동 유니트 지지 수단(900)은 고정 유니트(400)에 대하여 이동 유니트(300)를 광축 방향으로 일정 위치에 구속하는 것이 바람직하다. 이러한 실시예에 따르면, OIS 구동 및 AF 구동이 상호 영향을 받지 않고 서로 독립적인 제어가 가능하게 하거나 이동 유니트(300)의 자중을 지지하거나 이동 유니트(300)가 광축에 대하여 기울어지는 스큐가 방지된다. 또한, 이동 유니트 지지 수단(900)은 이동 유니트(300), 하우징(310) 또는 렌즈 보빈부(330)의 AF 구동 변위 및 OIS 구동 변위를 허용하면서, 이동되는 부품의 자중 지지나 충격/진동 대응력을 확보할 수 있다.
일 실시예로서, 제1 삽입홈(390)의 구름 접촉면 및 제2 삽입홈(490)의 구름 접촉면은 광축에 수직하게 형성됨으로써, 광학적 손떨림 보정시 이동 유니트(300)가 수평 방향으로 정확하게 안내된다.
한편, OIS 구동이나 진동/충격 작용시 볼이 정해진 위치에서 이?하는 것을 방지하거나, 이동 유니트(300)가 OIS 구동에 필요한 범위를 벗어나 케이스(100) 등의 타 부품에 수평 방향으로 접촉 간섭되는 것을 방지하는 이동 유니트(300)의 위치 제한 수단이 마련된다.
도 5에 도시된 일 실시예로서, 제1 삽입홈(390)의 적어도 일부 또는 제2 삽입홈(490)의 적어도 일부가 볼을 감싸는 방향으로 돌출된다. 상기 돌출된 부분과 볼의 접촉 간섭에 의하여 이동 유니트(300)의 수평 방향 이동량이 일정 범위 내로 제한되는 것이 바람직하다.
한편, 자중이나 외력에 의하여 고정 유니트(400)와 이동 유니트(300)가 광축 방향으로 이격되는 것을 방지할 수 있는 흡입 수단이 마련된다. 흡입 수단은 광축 방향을 따라 이동 유니트(300)를 고정 유니트(400)에 접근되는 방향으로 흡입할 수 있다.
흡입 수단의 일 실시예로서, 렌즈 보빈부(330)의 광축 방향 이동력 또는 수평 방향 이동력을 발생하는 구동 자석(340)이 이동 유니트(300)에 마련되고, 고정 유니트(400)에 흡입 요크(420) 또는 흡입 자석(430)이 배치된다. 구동 자석(340)에 대한 흡입 요크(420) 또는 흡입 자석(430)의 인력에 의하여 이동 유니트(300)가 광축 방향을 따라 고정 유니트(400)에 접근되는 방향으로 흡입될 수 있다.
일 실시예로서, 흡입 수단은 자기력을 발생하여 이동 유니트(300)를 고정 유니트(400)에 광축 방향으로 연결시킨다. 이에 따라 이동 유니트(300)의 광축 방향 이탈이 방지된다.
한편, 균일한 탄성 지지와 설치 공간 절약을 위하여 이동 유니트 지지 수단(900)은 광축에 대하여 축대칭 위치에 복수로 배열될 수 있다. 일 실시예로서, 이동 유니트 지지 수단(900)은 본체(410)가 형성하는 내부 공간의 꼭지점 부분에 배치된다. 이동 유니트 지지 수단(900)은 광축을 따라 렌즈 보빈부(330)의 일측 또는 타측 중 어느 한 쪽에 집중적으로 모두 배치될 수 있다. 도시된 예를 참조하면 볼이 축대칭 위치에 4개 배열되거나 렌즈 보빈부(330)에 대하여 제2측 위치에 배열되며, 본체(410) 내부 공간의 꼭지점 부분에 배치되어 설치 공간이 감소될 수 있다.
한편, OIS 액츄에이터의 구동이 오프되었을 때 또는 OIS 제어 편의성 향상 등 다양한 목적을 달성하기 위하여, 이동 유니트(300)를 초기 위치로 복귀시키는 센터링 수단이 마련될 수 있다.
일 실시예로서, 센터링 수단은 이동 유니트(300)를 수평 방향의 초기 위치(x0)에 수렴시킬 수 있도록, 이동 유니트(300)에 수평 방향의 외력을 가할 수 있다.
도 6에 도시된 일 실시예로서, 이동 유니트(300)를 고정 유니트(400)에 대하여 수평 방향으로 복귀시키거나 탄력적으로 가압하는 가압 부재(800) 또는 영구 자석 등의 비접촉식 가압 수단(미도시)이 마련될 수 있다.
도 7에 도시된 일 실시예로서, 구동 자석(340)이 이동 유니트(300)에 마련되고, 고정 유니트(400)에 흡입 자석(430)이 배치된다.
OIS 구동력이나 다른 외력에 의하여 이동 유니트(300)가 수평 방향 임의의 위치로 이동되었을 때 또는 구동 자석(340) 및 흡입 자석(430) 각각의 자기력 중심(MC1,MC2)이 편차(d)를 가지며 어긋났을 때, 구동 자석(340) 및 흡입 자석(430) 상호간에 작용하는 인력은 이동 유니트(300)의 중심이 광축에 접근하도록 하는 기능을 할 수 있다. 구동 자석(340) 및 흡입 자석(430)은 각각의 자기력 중심(MC1,MC2)이 일치하는 방향으로의 인력을 상호작용하기 때문에 이동 유니트(300)의 센터링 수단으로서 기능할 수 있다.
일 실시예로서, 구동 자석(340)의 수평 방향 자기력 중심점(MC1)과 흡입 자석(430)의 수평 방향 자기력 중심점(MC2)이 일치되도록, 흡입 자석(430)이 이동 유니트(300)를 끌어당긴다. 이에 따라, 이동 유니트(300)의 광학 중심이 광축에 대하여 정위치로 정렬되거나, 이동 유니트(300)를 수평 방향의 초기 위치(x0)에 수렴될 수 있다.
한편, 본 발명의 볼과 같이 적어도 3점 지지 이상의 이동 유니트 지지 수단(900)이 마련되면, 렌즈 보빈부(330)가 광축에 대하여 기울어지는 스큐(skew)가 근본적으로 차단된다. 광축 방향 위치를 제한하는 볼의 배열 구조는 이동 유니트(300), 하우징(310) 또는 렌즈 보빈부(330)이 광축을 기준으로 기울어지는 스큐를 원천적으로 방지한다.
OIS 액츄에이터의 정확한 피드백 제어를 위하여 하우징(310)의 수평 방향 변위를 측정하는 수단이 필요하다. 이를 위하여 OIS 센서부(210)가 장착된다. OIS 센서부(210)는 본체(410) 또는 케이스(100)에 설치되어 고정 위치에 있으며, OIS 구동시 이동되는 구동 자석(340)의 자기력 변화를 감지할 수 있다. 구동 자석(340)의 자기력 변화는 하우징(310)의 수평 방향 변위에 비례하므로 OIS 센서부(210)에서 측정된 신호는 OIS 코일(450)의 피드백 신호로 입력될 수 있다.
OIS 센서부(210)는 제1축 및 제2축에 대한 이동량을 독립적으로 감지하기 위하여 제1 구동 자석(340a)의 이동량을 감지하여 제1 OIS 코일(450a)에 피드백하는 제1 OIS 센서부(210a)와, 제2 구동 자석(340b)의 이동량을 감지하여 제2 OIS 코일(450b)에 피드백하는 제2 OIS 센서부(210b)를 포함할 수 있다.
일 실시예로서, 제1 구동 자석(340a)에 대면되는 제1 OIS 센서부(210a) 및 제2 구동 자석(340b)에 대면되는 제2 OIS 센서부(210b)가 장착되며, 제1 OIS 센서부(210a) 및 제2 OIS 센서부(210b)를 본체(410)에 장착하고 이들에 전원 또는 신호를 입출력하는 패턴이 형성된 OIS 센서부 홀더(200)가 마련될 수 있다.
고정 유니트(400)는 이미지 센서가 마련된 카메라 기판에 설치될 수 있다. 이때, 고정 유니트(400)에는 카메라 기판과 전기적으로 연결되는 회로 패턴(미도시)이 마련될 수 있다.
만약, OIS 센서부(210)가 케이스(100)에 설치되면, OIS 센서부(210)는 케이스(100)를 거치거나 별도로 마련된 기둥을 거쳐 고정 유니트(400)의 회로 패턴에 연결될 수 있다.
만약, OIS 센서부(210)가 고정 유니트(400)에 설치되면, OIS 센서부(210)는 고정 유니트(400)의 회로 패턴에 직접 연결될 수 있다.
이와 같이 OIS 센서부(210)는 카메라 모듈에서 고정된 부재에 해당하는 케이스(100) 또는 고정 유니트(400)에 장착되므로, 고정 유니트(400)의 회로 패턴에 용이하게 연결될 수 있다.
그러나, OIS 센서부(210)만 마련된 도 1의 카메라 모듈을 살펴보면, OIS에 대한 피드백 제어가 이루어지고 있으나, AF에 대한 피드백 제어는 이루어지지 않는 것을 알 수 있다.
AF에 대한 피드백 제어가 이루어지 않으므로, 카메라 촬영시 카메라 초점이 정확하게 맞지 않는 현상이 발생할 수 있다. 특히, 이러한 초점 문제는 동영상의 촬영 시에 심각하게 나타날 수 있다.
OIS 피드백 제어 및 AF 피드백 제어를 함께 수행하기 위해 본 발명의 카메라 모듈에는 OIS 센서부(210)와 AF 센서부(230)가 모두 마련될 수 있다.
도 8은 본 발명의 카메라 모듈을 나타낸 개략도이다.
도 8에 도시된 카메라 모듈은 고정 유니트(400), 이동 유니트(300), AF 센서부(230) 및 OIS 센서부(210)를 포함할 수 있다.
고정 유니트(400)는 이미지 센서가 대면되는 본체(410, 도 2 참조)를 포함할 수 있다.
이동 유니트(300)는 렌즈가 장착되는 렌즈 보빈부(330)가 광축 방향으로 이동 가능하게 설치되며, 고정 유니트(400)에 대하여 광축에 수직한 수평 방향으로 이동될 수 있다.
AF 센서부(230)는 이동 유니트(300)에 대한 렌즈 보빈부(330)의 광축 방향 변위를 측정할 수 있다.
OIS 센서부(210)는 고정 유니트(400)에 대한 이동 유니트(300)의 수평 방향 변위를 측정할 수 있다.
고정 유니트(400), 이동 유니트(300) 및 OIS 센서부(210)는 앞의 도 1 내지 도 7에서 설명된 바와 동일하다.
카메라 모듈에는 AF 액츄에이터 및 OIS 액츄에이터가 마련될 수 있다.
AF 액츄에이터는 오토 포커싱 동작시 이동 유니트(300)에 대한 렌즈 보빈부(330)의 광축 방향 구동력을 발생할 수 있다. 이를 위해 AF 액츄에이터는 렌즈 보빈부(330)에 마련된 AF 코일(350) 및 이동 유니트(300)에 마련된 구동 자석(340)을 포함할 수 있다.
OIS 액츄에이터는 광학적 손떨림 보정시 고정 유니트(400)에 대한 이동 유니트(300)의 수평 방향 구동력을 발생할 수 있다. 이를 위해 OIS 액츄에이터는 고정 유니트(400)에 마련된 OIS 코일(450) 및 이동 유니트(300)에 마련된 구동 자석(340)을 포함할 수 있다.
위 구성에 따르면, 이동 유니트(300)에 AF 액츄에이터의 구동 자석(340)과 OIS 액츄에이터의 구동 자석(340)이 모두 마련될 수 있다. 따라서, AF 액츄에이터의 구동 자석(340)과 OIS 액츄에이터의 구동 자석(340)은 일체로 형성되어도 무방하다. 그리고, 이를 통해 카메라 모듈의 소형화를 달성할 수 있다.
이때, AF 센서부(230)는 구동 자석(340)의 자기장 세기를 감지하는 홀 센서를 포함하고, AF 코일(350)에 설치될 수 있다. AF 코일(350)은 와이어가 감겨진 고리 형태를 취할 수 있다. 이때, 고리 형태의 가운데에는 빈 공간이 형성되는데, AF 센서부(230)는 이때의 빈 공간에 설치되는 것이 좋다.
이에 따르면, AF 센서부(230)는 OIS 센서부(210)와 유사하게 구동 자석(340)의 자기장의 세기를 감지함으로써, 이동 유니트(300), 구체적으로 하우징(310)에 대한 렌즈 보빈부(330)의 광축 방향 변위를 측정할 수 있다.
그리고, AF 센서부(230)에서 측정된 값에 의해 AF 액츄에이터는 피드백 제어될 수 있다.
그런데, 이때의 AF 센서부(230)는 OIS 센서부(210)와 다르게 고정 유니트(400)의 회로 패턴에 연결되기 어렵다.
도 1을 살펴보면, 이동 유니트(300)는 이동 유니트 지지 수단(900)에 의해 소위 공중에 뜬 상태를 유지할 수 있다. 앞에서 이동 유니트 지지 수단(900)의 예로 볼이 개시되고 있는데, 이동 유니트 지지 수단(900)은 볼 외에도 도 1과 같이 와이어 등 다양한 부재로 구성될 수 있다.
이동 유니트(300)에 전력을 제공하고, 통신하기 위해서는 이동 유니트 지지 수단(900)을 경유하는 전기적 연결 경로가 마련되어야 한다.
일 실시예로, 도 1에서 렌즈 보빈부(330)에 마련된 AF 코일(350)에 전력을 제공하기 위한 전기적 연결 경로를 점선으로 나타내었다.
살펴보면, 해당 연결 경로는 이동 유니트 지지 수단(900), AF 서스펜션(321, 322)을 거치도록 마련되는 것을 알 수 있다.
AF 서스펜션(321, 322)은 탄성을 갖는 금속판으로 이루어질 수 있다. 그리고, 제1축 방향의 탄성 변형은 허용하고, 제2축 및 제3축 방향을 따른 렌즈 보빈부(330)의 이동은 억제할 수 있는 형상으로 마련될 수 있다.
여기에 더하여 AF 서스펜션은 AF 코일(350)의 + 단자에 연결되는 것과 - 단자에 연결되는 것이 구분되어 마련되어야 한다. 따라서, 도 1에서 제1 AF 서스펜션을 하나의 부재로 나타내었으나, 실제로는 + 단자에 연결되는 것과, - 단자에 연결되는 것 2개가 마련될 수 있다.
제1축 방향의 탄성 변형 허용, 제2축 및 제3축 방향의 변형 억제, 복수개로 구분되어야 하는 조건을 만족하기 위해 AF 서스펜션은 설계가 어렵고 복잡한 형상을 가질 수 있다.
여기에 더하여, 렌즈 보빈부(330)에 AF 센서부(230)가 추가된다면, AF 서스펜션은 더욱 많은 개수로 구분되어야 한다. 예를 들어 AF 센서부(230)는 홀 센서를 포함할 수 있다. 홀 센서에는 + 단자, - 단자, GND(그라운드) 단자, 출력 단자와 같이 4개의 단자가 마련될 수 있다.
따라서, AF 센서부(230)가 AF 코일(350)과 함께 렌즈 보빈부(330)에 설치된다면, AF 서스펜션(321, 322)은 적어도 6개로 구분될 필요가 있다.
도 3에 도시된 것과 같이 AF 서스펜션(321, 322)은 소위 판 스프링 또는 선 스프링일 수 있으며, 이들 판 스프링을 6개로 구분하여 마련하기는 어려울 수 있다. 설사, AF 서스펜션(321, 322)을 6개로 구분할 수 있다 하더라도, 여기에 더하여 제1축 방향의 탄성 변형 허용, 제2축 및 제3축 방향의 변형 억제를 동시에 만족하도록 AF 서스펜션(321, 322)을 설계하는 것이 어려울 수 있다.
이러한 문제를 해소하기 위해 AF 센서부(230)의 설치 위치를 렌즈 보빈부(330)가 아닌 다른 곳으로 변경할 수 있는 방안이 모색될 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 카메라 모듈을 나타낸 개략도이다.
도 9의 카메라 모듈에는 고정 유니트(400), 이동 유니트(300), AF 센서부(230), OIS 센서부(210), AF 액츄에이터, OIS 액츄에이터가 마련될 수 있다.
AF 액츄에이터는 렌즈 보빈부(330) 및 이동 유니트(300)에 각각 마련되는 AF 코일(350) 및 구동 자석(340)을 포함하고, 오토 포커싱 동작시 이동 유니트(300)에 대한 렌즈 보빈부(330)의 광축 방향 구동력을 생성할 수 있다.
OIS 액츄에이터는 고정 유니트(400) 및 이동 유니트(300)에 각각 마련되는 OIS 코일(450) 및 구동 자석(340)을 포함하고, 광학적 손떨림 보정시 고정 유니트(400)에 대한 이동 유니트(300)의 수평 방향 구동력을 생성할 수 있다.
이때, AF 액츄에이터는 제어부(미도시)부터 입력되는 AF 제어 신호에 의해 제어되고, OIS 액츄에이터는 제어부로부터 입력되는 OIS 제어 신호에 의해 제어될 수 있다. 제어부는 위에서 언급된 카메라 기판에 설치될 수 있다.
여기서, AF 제어 신호는 AF 센서부(230)의 측정값에 의해 결정되며, OIS 제어 신호는 OIS 센서부(210)의 측정값에 의해 결정될 수 있다. 즉, AF 센서부(230) 및 OIS 센서부(210)에 의하면 각 액츄에이터를 제어하는 제어 신호가 액츄에이터의 구동 대상물에 해당하는 렌즈 보빈부(330) 또는 이동 유니트(300)의 변위에 의해 결정되는 피드백 제어가 이루어질 수 있다.
그 결과, 정확한 손떨림 보정이 가능하며, 정확한 오토 포커싱이 가능하다. 따라서, 정지 화상 또는 동영상 촬영시 초점이 맞고, 손떨림이 보정된 선명한 결과물을 획득할 수 있다.
본 발명의 카메라 모듈에서 AF 센서부(230)는 렌즈 보빈부(330)의 이동 거리를 측정하는 거리 측정 센서를 포함할 수 있다.
거리 측정 센서는 다양하게 구성될 수 있다. 일 예로, 거리 측정 센서는 포토 리플렉터(photo reflector) 등의 광 센서를 포함할 수 있다. 구체적으로, 거리 측정 센서에는 렌즈 보빈부(330)를 향해 투사되는 광이 생성되는 발광부, 렌즈 보빈부(330)에서 반사된 광이 수신되는 수광부가 마련될 수 있다.
이에 대응하여, 렌즈 보빈부(330)에는 발광부에서 투사된 광이 반사되는 반사부(339)가 마련될 수 있다.
렌즈 보빈부(330)의 이동 거리를 측정하기 위해 거리 측정 센서는 렌즈의 광축 방향을 따라 제1 위치 또는 제2 위치에 설치될 수 있다. 이때, 렌즈 보빈부(330)는 제1 위치와 제2 위치 사이에서 광축 방향을 따라 이동할 수 있다.
AF 센서부(230)는 렌즈 보빈부(330)가 아니라, 고정 유니트(400)의 본체를 덮는 케이스(100)에 설치되거나, 본체에 직접 설치될 수 있다. 구체적으로, AF 센서부(230)는 케이스(100)에서 이동 유니트(300)에 대면하는 면에 설치될 수 있다. 이때의 설치 위치가 제1 위치일 수 있다. 이와 다르게 AF 센서부(230)는 본체에서 이동 유니트(300)에 대면하는 면에 설치될 수 있다. 이때의 설치 위치가 제2 위치일 수 있다.
따라서, 이동 유니트(300)는 제1 위치와 제2 위치의 사이에 배치되는 셈이 된다. 케이스(100) 또는 본체(410)는 이동 유니트(300)로부터 이격될 수 있다. 그 결과, AF 센서부(230)는 이동 유니트(300)로부터 이격된 위치에서 렌즈 보빈부(330)의 변위를 측정할 수 있다.
케이스(100) 또는 본체에 설치된 AF 센서부(230)는 본체의 회로 패턴에 용이하게 연결될 수 있다. 따라서, OIS 센서부(210)와 마찬가지로 본체의 회로 패턴에 연결되기 쉬운 구조로 카메라 모듈에 설치될 수 있다.
위 구성에 따르면, 도 8의 실시예와 비교하여 AF 서스펜션(321, 322)의 구성을 도 1과 같이 간소화시킬 수 있다. 즉, 제1축 방향의 탄성 변형 허용, 제2축 및 제3축 방향의 변형 억제, AF 코일(350)을 위해 2개로 분리되는 구조만을 고려해서 AF 서스펜션(321, 322)을 구성하면 충분하다.
도 9에서 카메라 모듈의 소형화를 위해 AF 액츄에이터의 구동 자석(340)과 OIS 액츄에이터의 구동 자석(340)은 일체로 형성되는 것이 좋다.
이를 위해 AF 액츄에이터부에서 AF 코일(350)은 렌즈 보빈부(330)에 설치되고, 구동 자석(340)은 이동 유니트(300)에 설치될 수 있다. 그리고, OIS 액츄에이터부에서 OIS 코일(450)은 고정 유니트(400)에 설치되고, 구동 자석(340)은 이동 유니트(300)에 설치될 수 있다.
OIS 센서부(210)는 위 구동 자석(340)의 자기장 세기를 감지하는 홀 센서를 포함할 수 있다. 이에 따르면, 각 액츄에이터에서 공통으로 사용되는 구동 자석(340)을 OIS 센서부(210)에도 그대로 사용하므로, 소형화에 유리하다.
AF 센서부(230)는 렌즈 보빈부(330)의 이동 거리를 측정하는 거리 측정 센서를 포함할 수 있다.
이때, 홀 센서 및 거리 측정 센서는 본체를 덮는 케이스(100)에 설치되거나, 본체(410)에 설치될 수 있다.
경우에 따라 OIS 센서부(210) 역시 이동 유니트(300)의 이동 거리를 측정하는 거리 측정 센서를 포함할 수 있다. 이때의 거리 측정 센서는 수평 방향을 따라 제3 위치와 제4 위치에 설치되며, 이동 유니트(300)는 제3 위치와 제4 위치 사이에서 수평 방향을 따라 이동할 수 있다. 이때, 제3 위치와 제4 위치는 케이스(100)의 일측과 타측에 각각 형성될 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
100...케이스 200...OIS 센서부 홀더
210a...제1 OIS 센서부 210b...제2 OIS 센서부
230...AF 센서부 300...이동 유니트
310...하우징 314...자석 고정부
321...제1 AF 서스펜션 322...제2 AF 서스펜션
330...렌즈 보빈부 339...반사부
340a...제1 구동 자석 340b...제2 구동 자석
350...AF 코일 390...제1 삽입홈
400...고정 유니트 410...본체
420...흡입 요크 430...흡입 자석
450a...제1 OIS 코일 450b...제2 OIS 코일
460...OIS 코일 기판 490...제2 삽입홈
800...가압 부재 900...이동 유니트 지지 수단

Claims (10)

  1. 이미지 센서에 대면되는 본체를 포함하는 고정 유니트;
    렌즈가 장착되는 렌즈 보빈부가 광축 방향으로 이동 가능하게 설치되며, 상기 고정 유니트에 대하여 상기 광축에 수직한 수평 방향으로 이동되는 이동 유니트;
    상기 이동 유니트에 대한 상기 렌즈 보빈부의 변위를 측정하는 AF 센서부; 및
    상기 고정 유니트에 대한 상기 이동 유니트의 변위를 측정하는 OIS 센서부;를 포함하고,
    상기 렌즈 보빈부는 오토 포커싱을 위해 상기 이동 유니트에 대하여 상기 광축 방향으로 이동하며,
    상기 이동 유니트는 손떨림 보정을 위해 상기 고정 유니트에 대하여 상기 수평 방향으로 이동하고,
    상기 AF 센서부는 상기 오토 포커싱을 수행하기 위해 상기 이동 유니트에 대하여 상기 광축 방향으로 이동하는 상기 렌즈 보빈부의 이동 거리를 측정하는 거리 측정 센서를 포함하며,
    상기 거리 측정 센서에는 상기 렌즈 보빈부를 향해 광을 투사하는 발광부, 상기 렌즈 보빈부로부터 반사된 광을 수신하는 수광부가 마련되고,
    상기 렌즈 보빈부에는 상기 발광부에서 투사된 광이 반사되는 반사부가 마련되며,
    상기 거리 측정 센서는 상기 본체를 덮는 케이스에 설치되거나, 상기 본체에 설치되고,
    상기 케이스 또는 상기 본체는 상기 이동 유니트로부터 이격되며,
    상기 거리 측정 센서는 상기 이동 유니트로부터 이격된 위치에서 상기 렌즈 보빈부의 변위를 측정하는 카메라 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈 보빈부 및 상기 이동 유니트에 각각 마련되는 AF 코일 및 구동 자석을 포함하고, 오토 포커싱 동작시 상기 이동 유니트에 대한 상기 렌즈 보빈부의 광축 방향 구동력을 발생하는 AF 액츄에이터; 및
    상기 고정 유니트 및 상기 이동 유니트에 각각 마련되는 OIS 코일 및 구동 자석을 포함하고, 광학적 손떨림 보정시 상기 고정 유니트에 대한 상기 이동 유니트의 수평 방향 구동력을 발생하는 OIS 액츄에이터;를 포함하고,
    상기 AF 액츄에이터는 제어부로부터 입력되는 AF 제어 신호에 의해 제어되며,
    상기 OIS 액츄에이터는 상기 제어부로부터 입력되는 OIS 제어 신호에 의해 제어되고,
    상기 AF 제어 신호는 상기 AF 센서부의 측정값에 의해 결정되며,
    상기 OIS 제어 신호는 상기 OIS 센서부의 측정값에 의해 결정되는 카메라 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 거리 측정 센서는 상기 광축 방향 상의 제1 위치 또는 제2 위치에 설치되며,
    상기 렌즈 보빈부는 상기 제1 위치와 상기 제2 위치 사이에서 상기 광축 방향을 따라 이동하는 카메라 모듈.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈 보빈부에 마련된 AF 코일 및 상기 이동 유니트에 마련된 구동 자석을 포함하고, 오토 포커싱 동작시 상기 이동 유니트에 대한 상기 렌즈 보빈부의 광축 방향 구동력을 발생하는 AF 액츄에이터;
    상기 고정 유니트에 마련된 OIS 코일 및 상기 이동 유니트에 마련된 구동 자석을 포함하고, 광학적 손떨림 보정시 상기 고정 유니트에 대한 상기 이동 유니트의 수평 방향 구동력을 발생하는 OIS 액츄에이터;를 포함하고,
    상기 AF 액츄에이터의 구동 자석과 상기 OIS 액츄에이터의 구동 자석은 동일하며,
    상기 OIS 센서부는 상기 구동 자석의 자기장 세기를 감지하는 홀 센서를 포함하는 카메라 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 본체는 상기 이미지 센서가 마련된 카메라 기판에 설치되며,
    상기 본체에는 상기 카메라 기판과 전기적으로 연결되는 회로 패턴이 마련되고,
    상기 AF 센서부는 상기 회로 패턴에 전기적으로 연결되는 카메라 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 OIS 센서부는 상기 이동 유니트의 이동 거리를 측정하는 OIS용 거리 측정 센서를 포함하고,
    상기 OIS용 거리 측정 센서는 상기 수평 방향을 따라 제3 위치 또는 제4 위치에 설치되며,
    상기 제3 위치와 상기 제4 위치는 상기 본체를 덮는 케이스의 일측과 타측에 각각 형성되고,
    상기 이동 유니트는 상기 제3 위치와 상기 제4 위치 사이에서 상기 수평 방향을 따라 이동하는 카메라 모듈.
  9. 렌즈 보빈부에 마련된 AF 코일 및 상기 렌즈 보빈부를 포함하는 이동 유니트에 마련된 구동 자석을 포함하고, 오토 포커싱 동작시 상기 이동 유니트에 대한 상기 렌즈 보빈부의 광축 방향 구동력을 발생하는 AF 액츄에이터;
    고정 유니트에 마련된 OIS 코일 및 상기 이동 유니트에 마련된 구동 자석을 포함하고, 광학적 손떨림 보정시 상기 고정 유니트에 대한 상기 이동 유니트의 수평 방향 구동력을 발생하는 OIS 액츄에이터;
    상기 이동 유니트에 대한 상기 렌즈 보빈부의 변위를 측정하는 AF 센서부; 및
    상기 고정 유니트에 대한 상기 이동 유니트의 변위를 측정하는 OIS 센서부;를 포함하고,
    상기 AF 액츄에이터의 구동 자석과 상기 OIS 액츄에이터의 구동 자석은 동일하며,
    상기 OIS 센서부는 상기 고정 유니트에 마련되고,
    상기 AF 센서부는 오토 포커싱을 수행하기 위해 상기 이동 유니트에 대하여 상기 광축 방향으로 이동하는 상기 렌즈 보빈부의 이동 거리를 측정하며,
    상기 AF 센서부는 상기 구동 자석의 자기장 세기를 감지하는 홀 센서를 포함하고, 고리 형태로 감겨진 상기 AF 코일의 가운데에 마련된 빈 공간에 설치되는 카메라 모듈.
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