KR101611455B1 - 압전 엑츄에이터를 이용한 카메라 모듈 - Google Patents

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Abstract

압전 엑츄에이터를 이용한 카메라 모듈에 관한 것이다. 상기 카메라 모듈은 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 렌즈부, 상기 렌즈부가 삽입된 배럴, 상기 배럴의 하측면에 부착되어 외부로부터 전류를 입력받아 팽창 또는 수축하는 중앙에 개구부를 갖는 압전체, 상기 압전체의 하부에서 밀착하여 위치하며 상기 렌즈부를 투과한 광에서 적외선 영역의 광을 여과하는 적외선 필터, 및 상기 적외선 영역의 광이 여과된 광을 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서를 포함하되, 상기 압전체에 전류를 가하면 상기 압전체가 팽창 또는 수축함으로써 상기 배럴이 위방향 또는 아래방향으로 직선이동하여 상기 렌즈의 초점을 조절한다.
압전, 엑츄에이터, 렌즈, 배럴

Description

압전 엑츄에이터를 이용한 카메라 모듈{camera module using piezoelectric actuator}
본 발명은 카메라 모듈에 관한 것으로, 특히 압전 엑츄에이터를 이용한 카메라 모듈에 관한 것이다.
압전 엑츄에이터는 압전 방식을 이용하여 가동에너지(전기에너지)를 기계적인 변위 또는 응력으로 변환하는 트랜듀서로서, 휴대폰 등의 카메라 모듈에서 줌과 포커스를 조절하기 위한 모터나, 그 외 실린더 등에 적용된다.
일반적으로 광학기구는 렌즈를 광축방향으로 이송시키는 렌즈이송장치를 포함하며, 이러한 렌즈이송장치는 동력을 발생시키는 수단으로 전자기 모터나 압전 엑츄에이터와 같은 엑츄에이터를 사용하고, 이러한 엑츄에이터에서 발생된 동력을 전달하는 수단으로 캠이나 스크류 등을 사용한다. 따라서, 이러한 렌즈이송장치는 엑츄에이터에서 발생된 동력을 이용하여 렌즈를 광축방향으로 이송시켜 초점거리를 조절함으로써 자동 초점조절(Auto Focus)기능을 구현한다.
이러한 압전 엑츄에이터는 종래의 전자기 모터에 비하여 소형화가 가능하고 분해능이 높고 소음이 적으며 노이즈 발생이 적다는 등 여러 가지 장점이 있다. 초점조절기능을 구현하는 경우, 두 개의 압전 엑츄에이터가 렌즈이송장치의 양쪽에 부착되는데, 두 개 압전 엑츄에이터의 수축 또는 팽창의 불균형에 의한 렌즈의 틸트(tilt)가 발생할 수 있는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 균형적인 수축 또는 팽창을 제공할 수 있는 압전 엑츄에이터를 이용하여 초점조절기능을 구현하는 카메라 모듈을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 렌즈부, 상기 렌즈부가 삽입된 배럴, 상기 배럴의 하측면에 부착되어 외부로부터 전류를 입력받아 팽창 또는 수축하는 중앙에 개구부를 갖는 압전체, 상기 압전체의 하부에서 밀착하여 위치하며 상기 렌즈부를 투과한 광에서 적외선 영역의 광을 여과하는 적외선 필터, 및 상기 적외선 영역의 광이 여과된 광을 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서를 포함하되, 상기 압전체에 전류를 가하면 상기 압전체가 팽창 또는 수축함으로써 상기 배럴이 위방향 또는 아래방향으로 직선이동하여 상기 렌즈의 초점을 조절하는 카메라 모듈을 제공한다.
두 개의 압전 엑츄에이터를 이용한 종래 카메라모듈에 비해 수축 또는 팽창의 불균형에 의한 렌즈의 틸트(tilt)를 감소시킬 수 있다. 렌즈를 보호하는 배럴, 압전체와 배럴을 연결하는 연결부 및 압전체 등 여러가지 요소의 연결로 인한 이물 질의 오염을 최소화할 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호 를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 압전 엑츄에이터를 이용한 자동 초점(auto focus) 조절기능을 가진 카메라 모듈의 일 예를 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 자동 초점(auto focus) 조절기능을 가진 카메라 모듈(100)은 렌즈부(110), 배럴(120), 두 개의 압전체(130), 배럴이송부(140), 적외선 필터(151), 이미지 센서(153), 인쇄회로기판(155), 제1 홀더(160), 제2 홀더(170) 및 하우징(180)을 포함한다.
렌즈부(110)는 다수의 렌즈(111)와 다수의 렌즈(111)들 사이에서 빛을 차단하기 위한 차단부재(113) 및 다수의 렌즈(111) 간 간격 유지를 위한 스페이서(115)를 포함한다.
배럴(120)은 렌즈부(110)가 삽입되어 렌즈부(110)를 보호하는 기능을 수행하며, 하부 외측에 나사산(123)이 형성되어 있다. 두 개의 압전체(130)는 도선(133)을 통해 외부로부터 전기에너지를 입력받고, 이하 설명되는 배럴이송부(140)의 상측면에 양쪽으로 부착되어, 외부로부터 입력된 전기에너지를 기계적인 변위 또는 응력으로 변환하여 팽창 또는 수축한다.
배럴이송부(140)는 배럴(120)에 형성된 나사산(123)과 대응하는 나사산(135)이 내측에 형성되어 있어 나사산(135)을 통해 배럴(120)과 결합되며, 상측면에 부착된 압전체(130)의 팽창 또는 수축에 따라 상하방향으로 직선이동하여 나사산(135)을 통해 결합된 렌즈부(110)가 삽입된 배럴(120)을 상하방향으로 직선이동시킨다. 압전체(130)에 입력되는 전기에너지를 조절함으로써 압전체(130)의 팽창 또는 수축을 조절하여 렌즈(111)의 초점을 조절한다.
적외선 필터(151)는 렌즈부(110)의 하부에서 이하 설명되는 인쇄회로기판(155)에 바닥면이 접착제를 통해 부착되어 지지되는 제1 홀더(160)에서 연장된 지지부(163)내에 위치하여 렌즈부(110)에서 수광된 광이미지에서 적외선 영역의 광을 여과하여 이미지 센서(153)로 조사한다.
이러한 제1 홀더(160)의 위로 제2 홀더(170)의 바닥면이 부착되며, 제2 홀더(170)는 배럴이송부(140)가 아래방향으로 직선이동했을 경우 그 상부 표면에 배럴이송부(140)의 바닥면이 접촉될 수 있으며, 배럴이송부(140)가 위방향 또는 아래방향으로 직선이동함에 따른 지지대 역할을 한다. 또한, 제1 홀더(160)의 모서리측의 위로 상부가 가로방향으로 연장된 하우징(180)의 바닥면이 부착되며, 하우징(180)의 가로방향으로 연장된 부분의 내측에는 압전체(130)가 접촉된다. 하우징(180)은 각각 연결된 제2 홀더(170), 배럴이송부(140) 및 압전체(130)를 지탱하는 지지대 역할을 한다.
이미지 센서(153)는 적외선 필터(151)의 하부에 이격되어 위치하여 적외선 영역의 광이 여과된 광이미지를 전기적 신호로 변환한다. 여기서, 이미지 센서(153), 렌즈부(110)는 이미지 센서(153)와 광축 정렬된다. 인쇄회로기판(155)은 소정의 전기적인 패턴과 다수의 전극(미도시)이 구비되어 있으며, 이미지 센서(153)의 후면에 에폭시(epoxy) 등의 접착제에 의해 부착되고 이미지 센서(153)와 본딩 와이어(157)에 의해 전기적으로 연결된다.
이처럼, 두 개의 압전 엑츄에이터가 렌즈이송장치의 양쪽에 부착되는 경우, 두 개 압전 엑츄에이터의 수축 또는 팽창의 불균형에 의한 렌즈의 틸트(tilt)가 발생할 수 있다.
도 2는 본 실시예에 따른 압전 엑츄에이터를 이용한 자동 초점(auto focus) 조절기능을 가진 카메라 모듈을 나타낸 단면도이다.
도 2를 참조하면, 카메라 모듈(200)은 렌즈부(210), 배럴(220), 압전체(230), 스프링(240), 적외선 필터(251), 이미지 센서(253), 인쇄회로기판(255), 홀더(260) 및 하우징(270)을 포함한다.
렌즈부(210)는 다수의 렌즈(211)와 다수의 렌즈(211)들 사이에서 빛을 차단하기 위한 차단부재(213) 및 다수의 렌즈(211) 간 간격 유지를 위한 스페이서(215)를 포함한다.
배럴(220)는 렌즈부(210)가 삽입되어 렌즈부(210)를 보호하는 기능을 수행하며, 하측면에 부착된 이하 설명되는 압전체(230)의 팽창 또는 수축에 따라 상하방향으로 직선이동하여 삽입된 렌즈부(210)를 상하방향으로 직선이동시킨다.
압전체(230)는 렌즈부(210)에서 수광된 광이미지가 통과할 수 있도록 중앙에 개구부를 갖는 형상으로서, 배럴(220)의 하측면에 부착되고, 도선(233)을 통해 외부로부터 전기에너지를 입력받아 전기에너지를 기계적인 변위 또는 응력으로 변환하여 팽창 또는 수축한다. 압전체(230)에 입력되는 전기에너지를 조절함으로써 압전체의 팽창 또는 수축을 조절하여 렌즈(211)의 초점을 조절한다. 여기서, 압전체는 자동 초점(auto focus) 조절기능뿐만 아니라 줌(zoom)조절기능 등 렌즈부(210)를 광축방향으로 이송시키는 다양한 기능을 위해 이용될 수 있다.
도 3은 본 실시예에 따른 압전체의 사시도이다.
도 3을 참조하면, 압전체(230)는 렌즈부(210)에서 수광된 광이미지가 통과할 수 있도록 중앙에 개구부를 갖는다. 여기서, 압전체(230)는 중앙에 개구부를 갖는 링형상이라면, 다양한 형상일 수 있다. 바람직하게는, 도시된 바와 같이 링형상 외에도 중앙에 개구부를 갖는 정사각형과 같이 대칭형의 다양한 형상일 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 적외선 필터(251)는 압전체(230)의 하부에서 압전체(230)와 접촉할 수 있도록 위치하고, 이하 설명되는 인쇄회로기판(255)에 바닥면이 접착제를 통해 부착되어 지지되는 홀더(260)에서 연장된 지지부(263)내에 위치하여 렌즈부(210)에서 수광된 광이미지에서 적외선 영역의 광을 여과하여 이미지 센서(253)로 조사한다. 이러한 홀더(260)의 모서리측의 위로 상부가 가로방향으로 연장된 하우징(270)의 바닥면이 부착되며, 하우징(270) 상부의 가로방향으로 팽창된 부분의 내측에는 스프링(240)이 부착된다. 스프링(240)은 배럴(220)이 상하방향으로 직선이동함에 따른 탄성력을 제공한다.
이미지 센서(253)는 적외선 필터(251)의 하부에 이격되어 위치하여 적외선 영역의 광이 여과된 광이미지를 전기적 신호로 변환한다. 인쇄회로기판(255)은 소정의 전기적인 패턴과 다수의 전극(미도시)이 구비되어 있으며, 이미지 센서(253)의 후면에 에폭시(epoxy) 등의 접착제에 의해 부착되고 이미지 센서(253)와 본딩 와이어(257)에 의해 전기적으로 연결된다.
이상 본 발명에 대하여 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시켜 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명은 이하의 특허청구범위의 범위 내의 모든 실시예들을 포함한다고 할 것이다.
도 1은 압전 엑츄에이터를 이용한 자동 초점(auto focus) 조절기능을 가진 카메라 모듈의 일 예를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 압전 엑츄에이터를 이용한 자동 초점(auto focus) 조절기능을 가진 카메라 모듈을 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 실시예에 따른 압전체의 사시도이다.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>
210: 렌즈부 211: 렌즈
213: 차단부재 215: 스페이서
220: 배럴 230: 압전체
240: 스프링 251: 적외선 필터
253: 이미지 센서 255: 인쇄회로기판
257: 본딩 와이어 260: 홀더
270: 하우징

Claims (7)

  1. 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 렌즈부;
    상기 내측에 렌즈부가 삽입된 배럴;
    상기 렌즈부에서 수광된 광이미지가 통과하도록 중앙에 개구부를 갖는 링 형태로 이루어져 상기 배럴의 하측면과 직접 접촉되며 외부로부터 전류를 입력받아 팽창 또는 수축하여 상기 배럴을 위방향 또는 아래방향으로 직선이동시키는 링 형상의 압전체;
    상기 압전체 하부에 배치되며, 상기 개구부를 투과한 광에서 적외선 영역의 광을 여과하는 적외선 필터;
    인쇄회로기판에 안착되며 상기 적외선 영역의 광이 여과된 광을 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서; 및
    상기 인쇄회로기판에 부착되며, 상기 적외선 필터가 안착된 지지부를 포함하여 이루어져, 상기 압전체를 상기 배럴과 상기 적외선 필터 사이에 고정하는 홀더를 포함하는 카메라 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배럴의 상부에는 상기 배럴이 위방향 또는 아래방향으로 직선이동할 경우 탄성력을 제공하는 스프링을 더 포함하는 카메라 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판은 상기 이미지 센서의 후면에 밀착 부착되어 상기 이미지 센서와 전기적으로 연결되는 카메라 모듈.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌즈부는 다수의 렌즈, 상기 다수의 렌즈 사이에서 빛을 차단하는 차단부재 및 상기 다수의 렌즈 사이의 간격 유지를 위한 스페이서를 포함하는 카메라 모듈.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 압전체는 도선을 통해 외부로부터 전기에너지를 입력 받는 카메라 모듈.
  7. 삭제
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